COMSOL傳熱
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-04-11
COMSOL傳熱的視頻教程
COMSOL傳熱的實(shí)例教程
COMSOLMultiphysics可以求解多場問題，完全開放的架構(gòu)，任意獨(dú)立函數(shù)控制的求解參數(shù)，專業(yè)的計(jì)算模型庫，全面的第三方CAD導(dǎo)入功能，強(qiáng)大的網(wǎng)格剖分能力，大規(guī)模計(jì)算能力，豐富的后處理功能，專業(yè)的在線幫助文檔，多國語言操作界面，因此被應(yīng)用于各個(gè)相關(guān)科研和產(chǎn)品研發(fā)領(lǐng)域，經(jīng)多所高校單位科研人員反映，在仿真模擬時(shí)遇到諸多問題，流體傳熱模塊資料稀缺，交流答疑平臺(tái)問題得不到解答comsol流體傳熱和多物理場仿真的培訓(xùn)需求已經(jīng)迫在眉睫，應(yīng)廣大comsol使用者要求，本單位特此舉辦 “COMSOL Multiphysics多物理場耦合流體傳熱”專題線上培訓(xùn)班
comsol流體傳熱培訓(xùn)正式培訓(xùn)文件.pdf
展開 本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立多邊形骨料堆積混凝土細(xì)觀模型，并對水化熱產(chǎn)生后的傳熱及溫度變化進(jìn)行仿真模擬。
骨料堆積混凝土細(xì)觀模型采用CAD多邊形密堆積2D插件建立，插件內(nèi)置動(dòng)力學(xué)算法，可模擬多邊形骨料顆粒在重力作用下的堆積模型。
混凝土骨料密堆積模型在AutoCAD內(nèi)建模完成后，將模型另存為dxf格式文件。
在COMSOL內(nèi)選擇固體傳熱模塊，添加瞬態(tài)研究，并導(dǎo)入骨料密堆積模型。
對混凝土細(xì)觀模型的水泥砂漿及骨料部分分別指定材料，并設(shè)置密度、導(dǎo)熱系數(shù)、恒壓熱容等與傳熱相關(guān)的材料參數(shù)。
在固體傳熱中設(shè)置初始值，由于水化熱由水泥漿體產(chǎn)生，因此初始溫度設(shè)置中水泥砂漿基體溫度高于骨料溫度。將試件的左右及下邊界設(shè)置為熱絕緣，上部邊界設(shè)置環(huán)境溫度并設(shè)置熱通量，用于模擬大體積混凝土工況。對模型劃分物理場控制的網(wǎng)格，單元大小極細(xì)化。
計(jì)算查看傳熱仿真結(jié)果。2min內(nèi)溫度變化情況。
20min內(nèi)溫度變化情況。
展開 本分享基于SMLP插值方法，在商業(yè)軟件COMSOL中復(fù)現(xiàn)傳熱拓?fù)鋬?yōu)化中的經(jīng)典體-點(diǎn)問題。本分享主要分為兩個(gè)部分：模型介紹以及在軟件操作。
1，模型介紹
體-點(diǎn)問題可以理解為整個(gè)優(yōu)化區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的熱量全部通過一點(diǎn)（熱沉）傳遞到外界。所以其余邊界設(shè)置成絕緣邊界。主要問題是為了找到滿足目標(biāo)函數(shù)的高導(dǎo)熱材料的分布。下圖b表示優(yōu)化后的一種結(jié)構(gòu)。
幾何模型以及優(yōu)化后模型
優(yōu)化問題可以表示成如下的數(shù)學(xué)模型，優(yōu)化主要分為三部分，1設(shè)計(jì)變量，2目標(biāo)函數(shù)以及3約束條件。
體-點(diǎn)問題數(shù)學(xué)模型
其中設(shè)計(jì)變量是關(guān)于密度的函數(shù)，主要目的是找到滿足目標(biāo)函數(shù)以及約束條件的最佳材料分布。目標(biāo)函數(shù)針對不同的設(shè)計(jì)目標(biāo)需要選取不同的函數(shù)（這里個(gè)人覺得需要加強(qiáng)計(jì)算），約束條件中包括一些方程，外加高導(dǎo)熱材料的體積約束。
在理論中還包括了靈敏度分，投影方式等這里不做解釋。
2，軟件操作
本次軟件操作模型參考文獻(xiàn)：散熱結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化目標(biāo)函數(shù)實(shí)用性討論——侯麗園.
邊界條件
幾何模型
定義全局參數(shù)，通過設(shè)置參數(shù)來控制模型，在以后的修改中比較方便，可以需要養(yǎng)成良好的習(xí)慣。
展開 物理模型及邊界條件設(shè)置
本模型主要采用COMSOL 6.0軟件中的層流、流體傳熱以及非等溫流動(dòng)多物理場模塊，其中流體傳熱添加了相變材料。詳細(xì)的物理模型及邊界條件設(shè)置如圖2所示。
圖2 詳細(xì)的物理場選擇及邊界條件設(shè)置
4. 結(jié)果展示
圖3 熱管流體的流速云圖
圖4 模型區(qū)域的溫度分布
圖5 模型相體積分布
圖6 相體積動(dòng)態(tài)變化
圖7 相變指示器
備注：本計(jì)算模型求解過程中，最終78%左右的相變材料發(fā)生相變。z
下載地址：COMSOL與MATLAB連接步驟
多孔結(jié)構(gòu)傳熱模擬涉及對多孔介質(zhì)內(nèi)部復(fù)雜的熱量傳遞過程進(jìn)行建模和分析，這類模擬對于優(yōu)化材料設(shè)計(jì)、提高能源效率以及解決環(huán)境問題等方面具有重要意義。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立全連通多孔結(jié)構(gòu)幾何模型，并將孔隙及基體劃分兩相材料，進(jìn)行多孔結(jié)構(gòu)的傳熱仿真模擬。
多孔結(jié)構(gòu)幾何模型采用AbyssFish單連通周期邊界多孔結(jié)構(gòu)2D軟件隨機(jī)生成png格式的圖片。
通過CAD圖像導(dǎo)入插件將模型導(dǎo)入到AutoCAD內(nèi)建立多孔結(jié)構(gòu)草圖，并另存為dxf格式文件。
將多孔結(jié)構(gòu)草圖模型導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)，建立孔隙部件。
在COMSOL內(nèi)新建與原模型尺寸一致的矩形，并通過布爾操作和分割中的差集建立多孔結(jié)構(gòu)部件。
再次導(dǎo)入原孔隙模型，并構(gòu)建聯(lián)合體。將孔隙部分材料屬性設(shè)置為空氣，完成多孔結(jié)構(gòu)兩相材料模型構(gòu)建。
添加固體傳熱瞬態(tài)研究，模型左側(cè)設(shè)置熱源，并進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
進(jìn)行計(jì)算查看多孔結(jié)構(gòu)傳熱模擬結(jié)果
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COMSOL傳熱的最新內(nèi)容
COMSOL傳熱仿真，LED陣列隨機(jī)發(fā)熱1個(gè)月前
設(shè)置了一個(gè)傳熱模型，10*10的MicroLED被PI 包裹，整個(gè)貼在皮膚上，看皮膚的溫度情況。明明給四個(gè)LED設(shè)置了熱源，Q0=5.142857e9 W/m3, 但計(jì)算出來的結(jié)果看起來LED是隨機(jī)變熱變冷。為什么會(huì)這樣呢
COMSOL多邊形骨料堆積混凝土水化熱傳熱模擬11個(gè)月前
在COMSOL內(nèi)選擇固體傳熱模塊，添加瞬態(tài)研究，并導(dǎo)入骨料密堆積模型。
對混凝土細(xì)觀模型的水泥砂漿及骨料部分分別指定材料，并設(shè)置密度、導(dǎo)熱系數(shù)、恒壓熱容等與傳熱相關(guān)的材料參數(shù)。
在固體傳熱中設(shè)置初始值，由于水化熱由水泥漿體產(chǎn)生，因此初始溫度設(shè)置中水泥砂漿基體溫度高于骨料溫度。
多孔介質(zhì)中的自然對流和傳熱研究在地?zé)嵯到y(tǒng)、隔熱材料、食品加工以及化學(xué)反應(yīng)器設(shè)計(jì)等領(lǐng)域具有重要意義。本文介紹了一種基于COMSOL Multiphysics軟件建立多孔介質(zhì)幾何模型并模擬其內(nèi)部自然對流與傳熱過程的方法。
采用CAD Voronoi V2.1插件生成多孔介質(zhì)幾何結(jié)構(gòu)，并在AutoCAD中僅保留含曲邊孔隙圖層的內(nèi)容后導(dǎo)出為dxf格式文件
多孔結(jié)構(gòu)傳熱模擬涉及對多孔介質(zhì)內(nèi)部復(fù)雜的熱量傳遞過程進(jìn)行建模和分析，這類模擬對于優(yōu)化材料設(shè)計(jì)、提高能源效率以及解決環(huán)境問題等方面具有重要意義。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立全連通多孔結(jié)構(gòu)幾何模型，并將孔隙及基體劃分兩相材料，進(jìn)行多孔結(jié)構(gòu)的傳熱仿真模擬。
多孔結(jié)構(gòu)幾何模型采用AbyssFish單連通周期邊界多孔結(jié)構(gòu)2D軟件隨機(jī)生成png格式的圖片
Comsol固體傳熱和變形幾何模塊耦合模擬納秒超快激光燒蝕，飛秒多脈沖激光可用PDE雙溫方程和事件耦合來實(shí)現(xiàn)激光燒蝕模擬。
烈火阿拉斯加（baked Alaska）是一道能讓晚宴上的賓客嘖嘖稱奇的甜品。這款經(jīng)典的待客甜品的底層為海綿蛋糕，蛋糕表面鋪滿冰淇淋，上面覆蓋蛋白糖霜。為了使甜品表面的蛋白糖霜焦糖化，需要將它放入烤箱中烘烤，但保持內(nèi)部冰淇淋為凍結(jié)狀態(tài)。本文我們將利用 COMSOL Multiphysics? 軟件的傳熱仿真功能，揭開制作烈火阿拉斯加蛋糕冰激淋的奧秘。
烈火阿拉斯加：甜品中的冰與火之歌
盡管如此，但其實(shí) COMSOL 的傳熱模塊和 CFD 模塊也可以模擬更復(fù)雜的情況，接下來讓我們看看。
使用對流換熱關(guān)聯(lián)式
對流換熱關(guān)聯(lián)式 是為常見的幾何結(jié)構(gòu)建立的一個(gè)經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。當(dāng)使用傳熱模塊或CFD模塊時(shí)，這些相關(guān)性由熱通量邊界條件提供，如下圖所示。
使用外部自然對流關(guān)聯(lián)式的垂直壁熱通量邊界條件。
COMSOL 軟件傳熱模塊的熱濕傳遞接口增加了：
熱濕耦合節(jié)點(diǎn)
建筑材料傳熱接口
建筑材料中的水分輸送接口
用于傳熱的建筑材料特征
用于水分傳輸?shù)慕ㄖ牧咸卣? 薄防潮層特征，用于模擬防潮層
最后，通過傳熱接口的建筑材料特征
多晶硅在制造過程中，首先將多晶硅料加到石英坩堝中，開啟加熱器進(jìn)行熔料，待所有硅料變?yōu)橐后w后，開始降溫冷卻。熔融的硅液逐漸發(fā)生相變，從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，等到所有硅料變?yōu)楣腆w后開爐取料。
本模型解決的是多晶鑄錠爐內(nèi)的多晶硅定向凝固現(xiàn)象，抽象為物理問題就是考慮馬蘭戈尼效應(yīng)的固液相變問題。
關(guān)鍵詞：固液相變、定向凝固、馬蘭戈尼效應(yīng)、流體流動(dòng)、相界面、表面對表面的熱輻射
1、模型幾何
從內(nèi)到外依次為硅液
