熱濕耦合
關注創建者：夾心?? 創建時間：2019-11-04
熱濕耦合的實例教程
簡化呼吸道內濕-熱多物理場耦合仿真 ￥1000
<p>本案例建立了一簡化呼吸道模型，如圖1所示，基于此模型，采用COMSOL軟件模擬了呼吸道內循環呼吸作用下通道內的溫度場以及濕度場的隨時間變化，仿真結果如圖2所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202204/imgs/83dbcce8e3414ac1bbe32461b00b341e.png" alt="m1.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖1 簡化呼吸道模型</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202204/imgs/1267ea35d6bf4a5890a77cf325ffc96a.gif" alt="Untitled1.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>呼吸道內速度場變化</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202204/imgs/64bd4dbb3c044243b4b44ce67f69d870.gif" alt="Untitled2.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>呼吸道內溫度場變化</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202204/imgs/d1bc2df911e44026ada79484de824ba7.gif" alt="Untitled3.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>呼吸道內濕度場變化</strong></p><div contenteditable="false" width="100%
展開 上一篇文章中，我們討論了空氣中的熱濕傳遞。接下來，我們討論需要考慮的孔隙中的熱濕傳遞過程，以及如何用 COMSOL Multiphysics? 軟件模擬多孔介質中的熱濕傳遞。
建筑材料中的熱濕傳遞模型
建筑工程師的目標是提高建筑物圍護結構的節能性和可持續性。雖然他們的做法是基于過去的經驗，但新的材料和建筑技術不斷被開發出來，為建筑物設計和熱管理提供了廣泛的選擇。讓我們看看如何模擬建筑材料中的熱濕傳遞，來幫助降低能源成本和保護建筑。
可以通過建立熱濕傳遞模型分析建筑物圍護結構。
控制水分對于優化建筑物圍護結構的熱性能和降低能源成本而言至關重要。絕緣或隔離材料的熱性能通常取決于溫度和水分含量。因此，熱濕耦合模型有助于我們全面地分析建筑構件的熱性能，例如石灰硅磚的熱導率與相對濕度的依賴關系。。
石灰硅磚導熱率與濕度的依賴關系。
上圖顯示，在相對濕度較高的情況下，石灰硅磚的熱隔離性會降低兩倍。
此外，我們必須在建筑物設計過程中考慮濕度控制，來選擇能夠減少凝結風險的建筑構件。熱濕傳遞的耦合模型使我們能夠分析建筑構件中不同的水分變化和現象，例如：
最初施工時產生的水分干燥
在較溫暖的時期，由于水分從外部向內部遷移而產生的凝結
在較冷的時期，由于水汽擴散造成的間歇性凝結導致的水分積累
以在溫暖的室內環境和寒冷的室外環境之間的木結構墻為例，水汽通過墻壁從室內的高濕度環境擴散到室外的低濕度環境，就會產生與靠近外墻的、與低溫度值相關的高相對濕度值，直接導致冷凝的風險。
木質框架墻中的相對濕度分布。
凝結會導致霉菌生長，直接影響人類健康和建筑物的可持續性。例如，霉菌的生長速度是保護歷史建筑的關鍵數據。
展開 仿真計算還需設置材料密度、恒壓熱容、導熱系數和動力粘度等參數，為了計算結果的準確性，以上參數均從相關資料以現有實驗數據中獲得，如圖3所示。
圖2. 計算模型
圖3. 材料參數設置
3. 物理場邊界條件
溫度場和流體場仿真需要設置相應的邊界條件，其中溫度場需要設置濕空氣、流入邊界溫度、流出邊界、熱源、熱通量以及輻射散熱邊界，流場設置入口和出口邊界，溫度場和流場之間的耦合關系為非等溫流。詳細物理場邊界條件及場路耦合模型設置如圖4所示。
圖4. 物理場邊界條件
網格剖分質量是影響計算過程收斂性和計算結果準確性的關鍵因素，網格剖分質量越高，計算結果的準確性也越高，但過于精細的剖分單元對計算機的要求越苛刻，因此，在仿真計算中對流體邊界進行網格加密，其他部分在保持計算結果準確性的前提下，選擇適當的剖分精度。網格剖分分布如圖5所示。
圖5. 計算模型網格和質量分布圖
4. 結果展示
模型采用穩態分離式求解器進行求解，通過計算得到開關柜溫度、濕度、速度和壓力等結果分布如下所示。
圖6. 溫度分布
圖7. 濕度分布
圖8. 速度場分布
圖9. 流線分布
圖10. 壓力分布
編輯：熱流Es
文案：RICHER
審核：趙佳樂
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展開 8）COSMOSL
COMSOL 是 多物理場分析專家，設置耦合條件也很好，操作也很方便。有時候感覺是太方便了。筆者這幾年由于需要經常計算，結構熱應力，熱流耦合，熱電耦合，濕應力及光機耦合，因此不得不求助與COMSOL，且越來越喜歡這個軟件。COMSOL 在與SOLIDWROKS
通信非常方便（比workbench 與solidworks更便捷，功能更強大），在物理場建模、網格劃分、后處理，二次開發上都很強大。對于一些特殊問題，如濕度場，射線追跡，波動光學，電化學，聲學，腐蝕，化學反應，電鍍等是一個非常好的選擇。 在這之前，算熱應力，磁場，熱流耦合，結構可靠性，用workbench ， 因為3D模型 連同結構參數等可通過solidwroks 直接導入；算熱固耦合，接觸問題，非線性問題用abaqus；算光學射線追跡問題用zemax;
算電子產品大模塊用workbench 下的ICEPEAK 或FLUENT。總之感覺很雜，很煩，又很無奈的感覺。融會貫通COMSOL 后，恍然間有萬物歸宗的感覺。在COMSOL 所有計算都是用一樣的前處理，后處理，求解器設置等平臺。
總結：
對選什么樣的有限元軟件，應根據自己工程問題模型、預算，未來發展等做一個權衡。本人只用過ANSYS經典面板，WORKBENCH，ABAQUS，FLUENT，ICEPAK，FLOTHERM,COMSOL 。
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Comsol開關柜溫度-濕度-流場耦合計算
關鍵詞：開關柜；熱濕耦合；流固耦合；有限元；數值計算
1. 開關柜溫度-濕度-流場特性研究
1.1 開關柜
開關柜是一種電氣設備，開關柜外線先進入柜內主控開關，然后進入分控開關，各分路按其需要設置。
因此，熱濕耦合模型有助于我們全面地分析建筑構件的熱性能，例如石灰硅磚的熱導率與相對濕度的依賴關系。。
石灰硅磚導熱率與濕度的依賴關系。
上圖顯示，在相對濕度較高的情況下，石灰硅磚的熱隔離性會降低兩倍。
此外，我們必須在建筑物設計過程中考慮濕度控制，來選擇能夠減少凝結風險的建筑構件。
<p>本案例建立了一簡化呼吸道模型，如圖1所示，基于此模型，采用COMSOL軟件模擬了呼吸道內循環呼吸作用下通道內的溫度場以及濕度場的隨時間變化，仿真結果如圖2所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202204/imgs/83dbcce8e3414ac1bbe32461b00b341e.png" alt="m1.png"></p><p class
如果你要計算光機耦合，熱濕結構耦合或電鍍，電化學反應，腐蝕等，或者你同時需要做各種類型的仿真，那COMSOL 絕對是一個不二人選。
對于需要什么的計算機配置。需要依據自己工程問題，計算規模，預算，未來情況做個權衡。
