問題模型描述

 

基于AMESIM Demo：Linear conduction in an aluminum bar 進行學習：一個鋁棒，鋁棒周圍絕熱，沿鋁棒方向上可以導熱。如果加熱其中一邊，另一頭溫度如何變化？

建模

 所用組件

 

THSD00 - thermal solid properties (generic)

該模塊用于定義模型中所用到的固體材料特性。

THTS1 - constant temperature source

該模塊用于設置一個恒定溫度的熱源。

THC000 - thermal capacity

該模塊代表導熱固體，可以通過它設置導熱固體的特征。

THCD00 - generic conduction

該模型用于連接不同的溫度源（可以是恒定熱源也可以是熱固體）。通過溫度input/output進行連接。

THSPR - calculation of solid properties

該模塊可以用于計算材料的特性變化。可以起類似于傳感器的作用。

 

THHF1 - zero heat flow source

熱塞子，連在哪哪絕熱。

 模型建立

 

回到問題模型，由于鋁棒中間部分為向四周絕熱，但是可以沿鋁棒方向進行熱傳導，所以可以將鋁棒分為兩個部分，左邊和右邊，也可以分為鋁棒和右表面。

設置參數

 來到參數設置步驟，依據問題描述進行設置即可：

材料定義：

兩個部分定義思路：

鋁棒+右表面：只觀測右表面，整個左側都被當成一個整體（用一個最小質量的thermal mass代替右表面）

鋁棒左側+鋁棒右側：將鋁棒一分為兩個等體積的部分，右側面溫度約等于右側溫度

依據問題，設置模型為使用材料類型、長度和接觸面積設置導熱參數，依問題設置中間鋁棒的導熱長度以及導熱面積：

鋁棒+右表面：鋁棒質心離右表面距離為10mm

鋁棒左側+鋁棒右側：鋁棒左右側質心距離為10mm

設置材料計算器中所計算材料的index設置為與前面定義的一致：

熱源定義，如問題描述設置為恒定40℃：

假設熱源離鋁棒有1mm距離，依據問題設置傳導面積為1000mm2：

鋁棒+右表面：鋁棒質心離左表面距離為10mm

鋁棒左側+鋁棒右側：鋁棒左側質心離左表面距離為5mm

仿真分析

 仿真20s

結果

鋁棒+右表面：

鋁棒左側+鋁棒右側

從仿真結果對比可以發現，鋁棒+右表面的模型中，由于右表面的熱容太小，導致右表面和鋁棒雖然有較長的傳熱距離，但是溫度幾乎與鋁棒溫度完全一致，相對的，鋁棒左側+鋁棒右側的模型中，右半段的溫度上升曲線則更加貼近實際。另外由于鋁棒太短，傳熱速度很快，使得兩種模型的結果看起來區別不大。

將問題做一個三維模型進行仿真，發現結果與上面的仿真結果相近：

三維模型中可以看到，溫度呈梯度分布，符合我們的常識，但是Amesim模型中卻沒有反映出來。從上面的建模看，主要是我們對模型的分段不夠多，假如將模型分為10段，每段之間距離2mm，再仿真看看，可以發現也能夠較好地體現出鋁棒各段溫度變化了：

 

 

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