基于cosmol軟件的光纖熱力學(xué)分析

在本模塊領(lǐng)域中我們需要用到的物理場(chǎng)分別為固體力學(xué)和固體傳熱以及多物理場(chǎng)耦合的分析,下面進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹:

首先先建立光線結(jié)構(gòu)模型,在這里我們選擇應(yīng)力偏振型熊貓光纖作為分析(最外層是PML,要求與接觸材料的折射率一致,在這里就不做過(guò)多簡(jiǎn)述:

基于cosmol軟件的光纖熱力學(xué)分析的圖1

基于cosmol軟件的光纖熱力學(xué)分析的圖2

其次,要進(jìn)行物理場(chǎng)的研究,在這里我們分別構(gòu)建固體力學(xué)以及固體傳熱物理模型,具體固體力學(xué)配置如下所示,由于我們光纖的材料主要是二氧化硅成分,所以設(shè)置為線彈性材料,由于纖芯和包層是一體的所以在受熱過(guò)程中將二者作為一個(gè)整體,限制纖芯因?yàn)闊釕?yīng)力作用而膨脹(理想情況)

基于cosmol軟件的光纖熱力學(xué)分析的圖3

基于cosmol軟件的光纖熱力學(xué)分析的圖4

在固體傳熱部分我們通過(guò)將外部環(huán)境作為加熱源,采用面外熱通量的形式對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加熱,設(shè)定面外熱通量溫度為298.5K,將光纖結(jié)構(gòu)的外層設(shè)定為熱絕緣層。詳細(xì)見(jiàn)下面圖組:

基于cosmol軟件的光纖熱力學(xué)分析的圖5

基于cosmol軟件的光纖熱力學(xué)分析的圖6

基于cosmol軟件的光纖熱力學(xué)分析的圖7

基于cosmol軟件的光纖熱力學(xué)分析的圖8

最后我們將固體力學(xué)與固體傳熱之間用多物理場(chǎng)進(jìn)行耦合,并且在研究的最后對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)格的劃分如下圖所示:

基于cosmol軟件的光纖熱力學(xué)分析的圖9

基于cosmol軟件的光纖熱力學(xué)分析的圖10

基于cosmol軟件的光纖熱力學(xué)分析的圖11

最后通過(guò)運(yùn)行程序得到如下表面溫度的結(jié)果,這與光纖中不同區(qū)域的材料系數(shù)有關(guān)(例如所設(shè)定的熱膨脹系數(shù)有關(guān)),可以看出光纖端面處不同部位的溫度也會(huì)有所差異,因?yàn)轳詈系搅斯腆w力學(xué)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布區(qū)域也會(huì)呈現(xiàn)出不同的趨勢(shì)。

基于cosmol軟件的光纖熱力學(xué)分析的圖12

基于cosmol軟件的光纖熱力學(xué)分析的圖13

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