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另一种方法是通过理论分析，对模型采用数值计算进行模拟。对分析区域进行简化处理得到其模型，根据模型各部分内部关系和外部对应关系，结合物理规律对模型进行热力分析。这种方法虽然不如实际点测量准确，但其模拟的精度大多满足工程上的需要。可以处理不同热边界条件下的问题，能够较为准确得到物体内部和表面的温度分布。并且这种方法可以和实际测量的结果结合起来分析，可以用实际测量来验证温度场模拟的正确性。反过来对物体进行温度场的模拟又可以为实际测量提供参考。
对于油罐这种封闭的大型设备，要了解其温度分布的规律，依靠实测是方法之一。同时，对油罐的温度场进行模拟也是探究其温度分布规律的有效手段。西安电子科技大学的熊波[5]针对处于野外环境下的油罐，对该目标进行网格划分。对于各个小单元体，考虑上面的热边界条件，对其建立热平衡方程，通过对热平衡微分方程进行求解，可以得到油罐表面各点的温度分布。李旺在对大型浮顶油罐温度场进行数值模拟时，对整个油罐及罐底土壤热力影响区进行离散, 生成结构化网格, 罐底、罐顶及罐壁等温度变化剧烈的区域网格加密。大型浮顶油罐温度场的模拟, 实际上是对圆柱坐标系下的连续性方程、非稳态的N-S方程、能量方程的联立求解，并采用SIMPLE算法对其进行求解[8]。马晓宇[29]在研究油罐的蒸发耗散和表面涂装材料时，对油罐内油气温度场分布以及变化规律，并进行实地测量，将测量数据整理拟合后和对应条件下的模拟结果进行对比，验证其精确度。饶心[30]研制出单总线测温装置，并用于油罐上。他在10×104m3的浮顶油罐中布置了115个监测点进行温度测量，这些监测点分布在从表层到底层的4个梯度层中，依靠这些监测点对油罐的温度场进行长时间的实时监测。仁红英[31]利用相似的小油罐模型模拟上面的温降过程，并将该过程中的温度变化规律和大型浮顶油罐进行比较。朱作京[32]同样建立了一个用作模拟的小油罐，通过保证在温度变化和真实油罐中相似，测量模拟油罐中的温度分布便可以得到真实油罐的温度场。