数值传热学

什么是数值传热学（Numerical Heat Transfer)？数值传热学简称NHT,传热学大家应该都知道，传热有三种方式：热传导、热对流和热辐射。那么对应的方程就是导热方程、对流方程和热辐射方程，这三个方程本质上都是一个方程——能量守恒方程。所以理论上，只要我们求解了能量守恒方程，我们就能知道换热器的温度场与传热系数，所有的热性能就都知道了，我们也能不用做实验了。因此求解能量守恒方程是工业界的一个很现实的需求，所以计算就真的就是计算，就是解方程算数的一个过程。

那什么是数值传热学？那就是如何解导热方程、如何解对流传热方程、如何解热辐射方程的这么一个学科。

原则上只要一个学科能够提出一些相应的定律，他就可以发展出、来一些相应的数值学科。这也就不难理解计算流体力学、计算固体力学等一系列学科。

那么传热学方程如何解呢？这正是我们这门课程所要解决的问题。这个方法大致来说就是分两步：

第一步就是将我们的数值传热学的偏微方程变成一个代数方程组，这个代数方程组在理论上与我们的微分方程非常接近，接近到什么程度呢？理论上可以无限接近。

第二步就是如何来解这个代数方程组。于是我们就有了——有限差分法，通过有限差分法就可以将我们的二阶非线性偏微分方程变成一个代数方程组。有了代数方程组就可以解出来了，也就是线性代数的直接解法和迭代求解。这个解代数方程组的技术非常的成熟，我们可以直接使用，当然有限差分法有很多问题，于是我们就针对传热学方程的特点，提出了一个更合适的有限体积法。但是不论哪种方法，它们的目的都是一样的，就是把传热学的微分方程变成一个代数方程组。所以计算传热学很简单，就是上述的两种步骤。

数值传热学对高数以及写程序只有比较基础的要求，我们只要使用基础的数学知识就可以进行学习。