2D热传导求解器 返回 EN · ZH
FDM Solver

二维稳态热传导求解器(有限差分法)

设置四边边界条件和内部热源,高斯-赛德尔迭代实时收敛。即时显示温度云图、等温线和截面温度分布曲线。

参数设置
网格尺寸 N 20
10 – 50(N×N 单元格)
热导率 k 50.0 W/m·K
钢:50 / 铝:200 / 铜:385
内部热源 q''' 0 W/m³
边界条件
上边(Top)
下边(Bottom)
左边(Left)
右边(Right)
待机中
最高温度 [°C]
最低温度 [°C]
最大热流密度 [W/m²]
收敛迭代次数
温度云图(点击选择截面位置)
截面温度分布曲线

理论公式

含内热源的二维稳态热传导方程:

$$\nabla^2 T + \frac{q'''}{k} = 0 \quad \Rightarrow \quad \frac{\partial^2 T}{\partial x^2} + \frac{\partial^2 T}{\partial y^2} + \frac{q'''}{k} = 0$$

中心差分FDM离散化(均匀网格 Δx = Δy):

$$T_{i,j} = \frac{T_{i+1,j}+T_{i-1,j}+T_{i,j+1}+T_{i,j-1}}{4} + \frac{q'''(\Delta x)^2}{4k}$$

高斯-赛德尔迭代更新:

$$T_{i,j}^{(n+1)} = \frac{1}{4}\bigl(T_{i+1,j}^{(n)}+T_{i-1,j}^{(n+1)}+T_{i,j+1}^{(n)}+T_{i,j-1}^{(n+1)}\bigr)+\frac{q'''(\Delta x)^2}{4k}$$
CAE 应用: Abaqus/Ansys 热分析模型的预处理估算 · 印刷电路板与散热器初步热设计 · 炉壁和耐火材料稳态温度分布验证 · 与有限元法(FEM)结果的交叉对比验证。