Finite Element Analysis for Heat Transfer: Theory and Software

این متن مقدمه ای بر کاربرد روش اجزای محدود برای تحلیل مشکلات انتقال حرارت ارائه می کند. بحث به نوع انتشار و انتقال حرارت در جامدات و سیالات محدود شده است. انگیزه اصلی نگارش این کتاب از دو واقعیت ناشی می شود. اولاً، ما به متن دیگری برخورد نکرده‌ایم که مقدمه‌ای بر روش اجزای محدود (FEM) صرفاً از دیدگاه انتقال حرارت ارائه کند. اکثر متون مقدماتی سعی می کنند FEM را از پس زمینه مهندسی سازه آموزش دهند، که ممکن است مهندسان غیر سازه را از پیگیری این موضوع مهم با اشتیاق کامل منحرف کند. ما احساس می‌کنیم که رویکرد ما جایگزین بهتری برای مهندسان غیرسازه‌ای است. ثانیاً، برای افرادی که علاقه مند به استفاده از FEM برای انتقال حرارت هستند، ما سعی کرده‌ایم تا طیف گسترده‌ای از موضوعات را پوشش دهیم، اصول اولیه و جزئیات کامل اجرایی شامل دو برنامه FORTRAN را ارائه کنیم. علاوه بر مفاهیم اولیه انتقال حرارت FEM و پیاده سازی، ما همچنین برخی از تکنیک های مودم را ارائه کرده ایم که برای افزایش دقت و سرعت روش مرسوم استفاده می شود. ما در نوشتن متن سعی کرده‌ایم آن را برای افرادی که مدرک تحصیلی آنها بیشتر از فارغ‌التحصیلان مهندسی نباشد، در دسترس قرار دهیم. همانطور که قبلا ذکر شد، این کتاب ممکن است برای یادگیری FEM توسط مبتدیان مورد استفاده قرار گیرد، این ممکن است شامل دانشجویان مقطع کارشناسی و مهندسان شاغل باشد. با این حال، به اندازه کافی مواد پیشرفته وجود دارد که به تمرین‌کنندگان با تجربه‌تر علاقه‌مند شود.

This text presents an introduction to the application of the finite ele­ ment method to the analysis of heat transfer problems. The discussion has been limited to diffusion and convection type of heat transfer in solids and fluids. The main motivation of writing this book stems from two facts. Firstly, we have not come across any other text which provides an intro­ duction to the finite element method (FEM) solely from a heat transfer perspective. Most introductory texts attempt to teach FEM from a struc­ tural engineering background, which may distract non-structural engineers from pursuing this important subject with full enthusiasm. We feel that our approach provides a better alternative for non-structural engineers. Secondly, for people who are interested in using FEM for heat transfer, we have attempted to cover a wide range of topics, presenting the essential the­ ory and full implementational details including two FORTRAN programs. In addition to the basic FEM heat transfer concepts and implementation, we have also presented some modem techniques which are being used to enhance the accuracy and speed of the conventional method. In writing the text we have endeavoured to keep it accessible to persons with qualifications of no more than an engineering graduate. As mentioned earlier this book may be used to learn FEM by beginners, this may include undergraduate students and practicing engineers. However, there is enough advanced material to interest more experienced practitioners.