CFD 能量方程交互教程:从焓方程到温度输运
能量方程是 CFD 里最容易被”抄公式”绕晕的一章:守恒的是能量而不是温度,焓方程里压缩功、粘性耗散、压力做功各项何时能删、为什么能删,往往死记硬背。这篇交互教程把这条链路完整走了一遍——先从最一般的焓方程逐级简化到纯导热和不可压温度输运,再反向加难,每次只引入一种物理机制,配合可以直接拖动的数值实验,最后落到 OpenFOAM 的有限体积代码。教程是一个自包含的单页应用,全部内嵌在下方(手机端同样适配):
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教程速览
| 章节 | 内容 |
|---|---|
| 先明确对象 | 能量守恒的不是温度——为什么守恒变量是焓/内能 |
| 逐级简化 | 从复杂焓方程一步步走向纯导热,每一步删什么、凭什么 |
| 机制拆解 | 压缩功、粘性耗散、对流输运、扩散输运各自独立理解 |
| 差在哪 | 能量方程 vs 不可压温度输运方程的逐项对照 |
| 交互实验 ① | 一维平板导热:边界条件与温度分布的线性关系 |
| 交互实验 ② | 加入流动后温度分布为何不再线性(Péclet 效应) |
| 反向加难 | 从最简方程每次只加一种机制,重建完整方程 |
| 落到代码 | 从 PDE 到 OpenFOAM 有限体积实现 |
| 交互实验 ③ | 残差收敛 ≠ 能量守恒——一个容易踩的验证坑 |
| 更复杂的物理 | 共轭传热(CHT)、蒸发与冷凝进入方程后 |
| 自测 | 三个问题检查是否真正理解 |
技术说明
教程是一个自包含的静态页(公式为预渲染 MathJax、图为内联 SVG、交互为原生 JS,无任何外部依赖,离线可读),以 iframe 方式嵌入本文;独立版部署在博客的 /tutorial/ 命名空间下——这是给交互式教程专设的命名空间,与参数计算类的 /tools/ 和分析报告类的 /report/ 区分。
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