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科研绘图物理工程模式传热学真实运行

二维瞬态热传导的数值仿真

用有限差分法求解一块带内热源的二维平板的瞬态热传导,给出稳定性条件下的时间步长,画出不同时刻的温度场云图和中心点温度曲线,并与解析解对比。

智能体怎么做

  1. 建立模型0.1 m 见方的钢板,物性取自 Incropera 附录,均匀内热源 5×10⁶ W/m³,四边恒温 300 K。
  2. 稳定性条件由 von Neumann 分析得 Fo ≤ 1/4,即 Δt ≤ Δx²/(4α) = 0.083 s;取 Δt = 0.0625 s,并用 Fo = 0.26 的数值试验演示超过上限后如何发散。
  3. 解析解推导双重正弦级数解,取 200×200 项,截断误差约 10⁻⁶ K;稳态中心温升系数与经典结果一致。
  4. 对比与收敛中心点最大误差 27 mK,仅为稳态温升的 0.05%;网格从 10 加密到 160,误差的观测收敛阶为 2.0,与格式的二阶精度吻合。

运行截图

PaperOK科研助手中这次对话的实际界面。

二维瞬态热传导的数值仿真 运行截图:回答开头给出时间步长、与解析解的误差和收敛阶
回答开头给出时间步长、与解析解的误差和收敛阶点击查看大图
二维瞬态热传导的数值仿真 运行截图:在右侧打开温度场云图
在右侧打开温度场云图点击查看大图

运行结果

以下文件由智能体在应用中实际生成,未做修改。

二维瞬态热传导的数值仿真:t = 5、20、50、150 s 的温度场(上)与数值解减解析解的误差场(下),全场误差不超过 27 mK
t = 5、20、50、150 s 的温度场(上)与数值解减解析解的误差场(下),全场误差不超过 27 mK · 下载求解脚本与报告
二维瞬态热传导的数值仿真:中心点温度:有限差分与级数解析解几乎重合,最大偏差 27 mK
中心点温度:有限差分与级数解析解几乎重合,最大偏差 27 mK
二维瞬态热传导的数值仿真:Fo = 0.20、0.25 时稳定,Fo = 0.26 时出现棋盘状振荡并指数发散
Fo = 0.20、0.25 时稳定,Fo = 0.26 时出现棋盘状振荡并指数发散

把这个案例导入到软件里

这次运行的完整对话:打开后能看到每一步做了什么、打开生成的文件,还可以接着提问修改。

已经装好最新版 PaperOK科研助手:点「在软件中打开」,软件会自动下载并打开这个案例;也可以在软件左侧的「案例库」里找到它。点了没反应,就按下面的步骤手动导入:

  1. 安装 PaperOK科研助手需要 1.0.1 及以上版本,可以在下载页获取。
  2. 下载案例文件 paperok-case-heat-conduction-sim.zip(987 KB),下载后不用解压。
  3. 导入打开软件,在左侧栏「对话」标题右边点上传图标(导入对话),选择刚下载的 zip。
  4. 查看或继续导入完成后,这个案例会出现在对话列表最上方:展开「工作过程」看每一步,右侧文件区可以打开生成的文件,也可以直接在输入框里接着提要求。

为控制体积,超过 100 MB 的原始数据和运行环境(如 Python 虚拟环境)没有打包进去,需要重新运行时模型会自动下载或安装。对话里出现的本机路径已做匿名处理。