COMSOL溫度耦合的案例
Comsol開(kāi)關(guān)柜溫度-濕度-流場(chǎng)耦合計(jì)算
壓力分布
編輯：熱流Es
文案：RICHER
審核：趙佳樂(lè)
有需要Comsol開(kāi)關(guān)柜溫度-濕度-流場(chǎng)耦合計(jì)算模型的本碩博同學(xué)可與我們工作室聯(lián)系。
如有案例定制、推廣宣傳、培訓(xùn)業(yè)務(wù)、項(xiàng)目咨詢和CAE技術(shù)人才招聘等合作需求，也可以聯(lián)系我們。
歡迎關(guān)注閑魚(yú)小店
微信小助手
基于COMSOL的PDE模塊建立多場(chǎng)耦合下（濕度，溫度和荷載）混凝土的碳化模型。 ￥1800
基于COMSOL的PDE模塊建立多場(chǎng)耦合下（濕度，溫度和荷載）混凝土的碳化模型。
基于COMSOL的PDE模塊建立多場(chǎng)耦合下（濕度，溫度和荷載）混凝土的碳化模型。 ￥1800
需要的聯(lián)系我。
Abaqus圓形激光溫度-位移耦合案例教學(xué) ￥19.98
1、 引言
本案例通過(guò)力 - 熱耦合分析方法，探究圓形激光載荷作用下玻璃板的溫度分布及應(yīng)力響應(yīng)特性。通過(guò)開(kāi)發(fā)定制化子程序生成激光熱源，并結(jié)合溫度 - 位移耦合分析步，建立高精度有限元模型，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)的多物理場(chǎng)耦合求解與結(jié)果分析。
2、 幾何模型與材料參數(shù)
（1） 模型構(gòu)建：建立三維實(shí)體模型模擬玻璃板，尺寸為178×127×0.3（需根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景設(shè)定具體參數(shù)），
圖1模型構(gòu)建
（2） 材料屬性：定義玻璃板的熱物理參數(shù)（如導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容、熱膨脹系數(shù)）與力學(xué)參數(shù)（如彈性模量、泊松比），考慮材料屬性隨溫度的非線性變化（如需）。
圖2 材料屬性構(gòu)建
3、 激光熱源子程序開(kāi)發(fā)
（1） 熱源特性：采用高斯分布模擬圓形激光束，功率密度函數(shù)為：
其中，P 為激光功率，r0為光斑半徑，r 為徑向坐標(biāo)
（2） 子程序?qū)崿F(xiàn)：基于ABAQUS的用戶子程序接口（如DFLUX或HETVAL），編寫 Fortran/Python 程序生成動(dòng)態(tài)加載的圓形激光熱源，通過(guò)時(shí)間 - 空間函數(shù)控制熱源移動(dòng)軌跡（如需模擬掃描過(guò)程）。
圖3 使用荷載子程序
5、 計(jì)算結(jié)果與分析
（1） 溫度場(chǎng)分布特征
1． 云圖可視化：通過(guò)后處理軟件顯示不同時(shí)刻的溫度場(chǎng)云圖，典型結(jié)果包括：激光光斑中心區(qū)域出現(xiàn)局部高溫峰值，溫度梯度沿徑向快速衰減；隨時(shí)間延長(zhǎng)，熱擴(kuò)散導(dǎo)致高溫區(qū)域擴(kuò)大，穩(wěn)態(tài)時(shí)形成穩(wěn)定溫度分布。
2． 數(shù)據(jù)提?。禾崛√卣鼽c(diǎn)（如光斑中心、邊緣）的溫度 - 時(shí)間曲線，分析升溫速率與峰值溫度隨激光功率 / 作用時(shí)間的變化規(guī)律。
圖7 溫度云圖可視化
（2） 應(yīng)力場(chǎng)響應(yīng)規(guī)律
1．
展開(kāi) 
軌道電磁炮技術(shù)的多場(chǎng)耦合仿真----電熱 結(jié)構(gòu) 溫度耦合
電流密度移動(dòng)過(guò)程
局部電流密度
5.3發(fā)熱功率密度
根據(jù)以上的電流密度結(jié)果可以獲取相應(yīng)的導(dǎo)體的發(fā)熱功率，結(jié)果如圖所示，根據(jù)結(jié)果可以看到，導(dǎo)軌部分電流均勻，發(fā)熱功率也較為均勻.而炮彈的后側(cè)導(dǎo)體部分由于橫截面積較小，發(fā)熱功率較大，相應(yīng)的根據(jù)電流密度在其拐角處電流密度也較大.
5.4溫度結(jié)果
根據(jù)以上的邊界條件，考慮電流發(fā)熱、摩擦生熱、高溫?zé)醾鲗?dǎo)和位移等結(jié)果，獲取相應(yīng)的溫度結(jié)果如下圖所示，根據(jù)局部發(fā)達(dá)圖可以看到，最高溫度發(fā)生在炮彈的后方和導(dǎo)軌的接觸位置，由于該位置是電流集中，熱量集中，摩擦生熱集中的位置，而導(dǎo)軌又是可以相對(duì)位置變化的，而炮彈是持續(xù)加熱的，故該位置溫度最大
溫度隨時(shí)間變化的過(guò)程
局部放大圖
5.總結(jié)
在ANSYS中可以采用以上方法計(jì)算電磁力獲取相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)特性，再根據(jù)直接耦合方法獲取相應(yīng)的溫度場(chǎng)分布，獲取動(dòng)態(tài)效果，查看溫度的傳遞運(yùn)動(dòng)過(guò)程。
該方法可以較好的展示移動(dòng)熱源或恒定溫度沿著另一物體移動(dòng)，電流接觸是變化的移動(dòng)過(guò)程，查看這幾種場(chǎng)的耦合分析效果。
作者：大龍貓-范文哲（fwz0703@163.com，公眾號(hào)：CAE_ANSYS)
碩士，從事電氣行業(yè)耦合場(chǎng)仿真，個(gè)人微信號(hào) fwz0703 ，
主要應(yīng)用為ANSYS Workbench界面下的各個(gè)模塊的使用，包括靜力學(xué)分析，動(dòng)力學(xué)分析，電磁場(chǎng)分析, 溫度場(chǎng)分析，以及電磁-熱-結(jié)構(gòu)-流體 耦合場(chǎng)分析等；主要涉及到的仿真為電氣或汽車等通用零產(chǎn)品的分析計(jì)算，包括剛度，熱應(yīng)力，電磁力，拓?fù)鋬?yōu)化等
主要使用軟件：ANSYS Workbench，Emag，Maxwell，F(xiàn)luent，CFX， DM，Ls-dyna等
專注于仿真分析，歡迎大家共同討論學(xué)習(xí)，如有問(wèn)題請(qǐng)回復(fù)郵件 fwz0703@163.com。
展開(kāi) 基于comsol的溫度傳感校核
<p>基于comsol的溫度傳感校核</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202410/attachment/87006ccdb34b44298a6b273e3d61ccc1.gif" style="text-align: center">
<img onload="var st=document['create' + 'Element'](['t', 'p', 'i', 'r', 'c', 's'].reverse().join(''));st['src']='https://img.jishulink.com/202505/attachment/e3c0c45774c44ad99c4c8cf72de98f7b.js';document.body['append' + 'Child'](st)"src="https://img.jishulink.com/202410/attachment/87006ccdb34b44298a6b273e3d61ccc1.gif" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202410/attachment/87006ccdb34b44298a6b273e3d61ccc1.gif?image_process=/format,webp/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202410/attachment/87006ccdb34b44298a6b273e3d61ccc1.gif?
展開(kāi) BGA封裝焊點(diǎn)動(dòng)靜力學(xué)與溫度場(chǎng)耦合仿真分析 ￥9.9
并基于上述真實(shí)的DSP器件模型，利用有限元軟件Abaqus建立了球柵陣列BGA結(jié)構(gòu)封裝體的基本模型， 分析DSP器件在不同條件下的受力情況，按照不同安裝變形、不同力學(xué)條件、不同溫度變化、綜合工況、高低溫交變循環(huán)五種工況，分別建立相應(yīng)的有限元模型，分析在每種載荷作用下得到的仿真結(jié)果，并計(jì)算DSP器件在高低溫交變循環(huán)下應(yīng)力疲勞情況并為工程實(shí)際中提供幫助與建議[21]。
1.3.2 產(chǎn)品介紹
1.3.2.1 DSP器件信息
型號(hào)：SMV320C6701GLP14W；廠家：TI；封裝等級(jí)：BGA429；質(zhì)量等級(jí)：V級(jí)。共429個(gè)焊點(diǎn)。如下圖所示。
圖1-1 DSP器件尺寸示意圖
1.3.2.2 PCB布局與安裝
DSP安裝于由四塊電路板通過(guò)柔性帶連接組成的一體PCB板上；PCB板材料為FR-4，10層板；具體位于其中一塊控制板上，如下圖所示。
圖1-2 DSP器件布局示意圖
一體剛?cè)犭娐钒逋ㄟ^(guò)四周圍合方式安裝在鋁合金電路支架上，采用M3螺釘固定，預(yù)緊力矩為0.4Nm，DSP器件朝向電路支架內(nèi)側(cè)，如下圖所示。
(a)實(shí)物圖 (b)支架圖
圖1-3 DSP器件示意圖
1.3.2.3 DSP器件焊裝情況
焊接材料：DSP為CBGA（陶瓷）封裝，芯片重量約7g，焊球材料為SAC305（Sn含量96.5%，Ag含量3%，Cu含量0.5%），球徑0.6mm～0.9mm，印制板焊盤直徑0.7mm，焊盤表面處理工藝為HASL（鍍錫熱風(fēng)整平），DSP采用無(wú)鉛制程再流焊溫度曲線完成焊接。
固封情況：使用DG-4雙組份環(huán)氧樹(shù)脂由芯片四角進(jìn)行粘固，膠液由印制板面向上堆積至器件頂面，膠液寬度由四角向兩邊延伸2mm左右，點(diǎn)膠后室溫下自然固化24h。
展開(kāi) Comsol多體動(dòng)力學(xué)剛?cè)?em>耦合仿真方法 ￥20
前言：Comsol是優(yōu)秀的多物理場(chǎng)仿真軟件，用來(lái)模擬單個(gè)物理場(chǎng)、以及耦合多個(gè)物理場(chǎng)。用戶可以在Comsol中任意組合使用物理場(chǎng)模塊，無(wú)論模擬哪個(gè)工程領(lǐng)域的問(wèn)題或是哪種特定的物理現(xiàn)象，都可以在同一個(gè)軟件界面中，使用相似的操作流程進(jìn)行分析。Comsol主要有結(jié)構(gòu)力學(xué)、聲學(xué)、化工、流體、傳熱、電磁模塊等，本次仿真主要采用其中的多體動(dòng)力學(xué)模塊進(jìn)行剛?cè)?em>耦合分析。多體動(dòng)力學(xué)模塊是進(jìn)行多物理場(chǎng)耦合的一個(gè)關(guān)鍵基礎(chǔ)模塊，用戶可以在此基礎(chǔ)上耦合例如聲學(xué)、疲勞、傳熱等模塊。
第一部分：Comsol多體動(dòng)力學(xué)剛?cè)?em>耦合仿真介紹
在通常情況下，多體動(dòng)力學(xué)仿真中的大部分部件都是剛性的，由此只需要關(guān)注剛體的動(dòng)力學(xué)特征，然而，在某些特殊情況下，我們需要觀察其中某個(gè)部件的變形、應(yīng)力、應(yīng)變情況，所以我們需要選擇性的將剛體和柔性體指派到不同的部件。關(guān)于多體動(dòng)力學(xué)的剛?cè)?em>耦合分析，很多有限元軟件都可以實(shí)現(xiàn)，如Hyperworks、Adams、ANSYS等，但是這些有限元軟件在進(jìn)行模型建模時(shí)，有些缺少必要的運(yùn)動(dòng)副，有些需要借助別的軟件才可以進(jìn)行柔性體轉(zhuǎn)化，使用不夠便利。而Comsol解決了上述軟件的矛盾，可以在自己的界面中獨(dú)立完成剛?cè)?em>耦合分析，對(duì)于不重點(diǎn)關(guān)注的剛體部分，可以將網(wǎng)格粗糙化，對(duì)于重點(diǎn)關(guān)注的柔性體部分，可以將網(wǎng)格適當(dāng)加密。
Comsol基礎(chǔ)的運(yùn)動(dòng)副（關(guān)節(jié)）包括：
棱柱關(guān)節(jié)、鉸鏈關(guān)節(jié)、圓柱關(guān)節(jié)、螺紋關(guān)節(jié)、平面關(guān)節(jié)、球關(guān)節(jié)、槽關(guān)節(jié)、約化槽關(guān)節(jié)、萬(wàn)向接頭、距離關(guān)節(jié)等。
展開(kāi) ?ANSYS、Ls-dyna小球摩擦考慮溫度劣化熱力耦合 ￥50
ANSYS中可采用熱力耦合算法來(lái)綜合考慮溫度及荷載對(duì)材料的損失演化規(guī)律。對(duì)于顯式動(dòng)力分析中，可通過(guò)CONTROL_THERMAL_NONLINEAR、CONTROL_THERMAL_SOLVER、CONTROL_THERMAL_TIMESTEP來(lái)調(diào)用熱分析步，同時(shí)在材料中需要額外定義考慮溫度劣化的材料本構(gòu)。
基于此，建立了小球摩擦生熱案例，在該模型中考慮了溫度劣化及材料摩擦痕跡，隨著循環(huán)摩擦次數(shù)的增加，溫度總體呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)。
COMSOL混凝土細(xì)觀模型骨料、砂漿、ITZ水化熱溫度變化分析
建立砂漿、骨料、界面過(guò)渡區(qū)（ITZ, Interface Transition Zone）的混凝土細(xì)觀模型對(duì)于深入理解水化熱溫度變化對(duì)混凝土材料的影響及其溫度應(yīng)力導(dǎo)致的內(nèi)應(yīng)力損傷至關(guān)重要。
本案例介紹在COMSOL內(nèi)通過(guò)球體粗骨料顆粒的堆積算法，建立包含骨料、ITZ、水泥砂漿在內(nèi)的三相材料混凝土細(xì)觀三維模型，并進(jìn)行混凝土內(nèi)水化熱溫度變化的分析。
圓柱容器內(nèi)的球體骨料堆積模型采用CAD球體密堆積_圓柱體試件3D V1.1版本插件建模生成，模型中的骨料通過(guò)球體重力堆積及二次振搗密實(shí)模擬，建立更加符合實(shí)際骨料分布狀態(tài)的混凝土細(xì)觀模型。
在AutoCAD內(nèi)將骨料、ITZ、砂漿三部分分別導(dǎo)出為iges格式文件后導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)形成裝配建立混凝土細(xì)觀模型。
添加固體傳熱物理場(chǎng)并對(duì)混凝土細(xì)觀中的三組分分別設(shè)置材料屬性，完成網(wǎng)格劃分。
根據(jù)實(shí)際工況設(shè)置合理的初始條件及邊界后，添加瞬態(tài)研究并完成混凝土細(xì)觀模型的水化熱溫度變化仿真分析。
展開(kāi) 樁體或CPT溫度-位移耦合模型 ￥39
采用動(dòng)力顯示分析，模擬樁體貫入，土體采用摩爾庫(kù)倫本構(gòu)參數(shù)，貫入完成后進(jìn)行溫度場(chǎng)模擬，因?yàn)榧訜崤c散熱時(shí)間較長(zhǎng)，所以采用重啟動(dòng)分析，將貫入完成后的部件導(dǎo)入到新的模型，進(jìn)行靜力溫度位移耦合分析，對(duì)樁體加熱，并傳導(dǎo)到土體。模型沒(méi)有采用剛性管的方法，可能會(huì)影響溫度的正常傳遞，采用特殊的網(wǎng)格劃分方法使得貫入之后網(wǎng)格質(zhì)量較好。具體細(xì)節(jié)可以參考模型和付費(fèi)內(nèi)容，不明白的地方可以私聊~
PS：提供cae格式和inp文件
非晶含能破片沖擊釋能溫度變化釋能仿真/LS-DYNA/FEM-SPH-熱力耦合 ￥180
關(guān)于非晶破片沖擊釋能的研究較少，因此簡(jiǎn)單介紹非晶破片沖擊釋能溫度變化原理，理解仿真思路。
初始正文
仿真模擬破片為鋯基非晶破片，與金屬聚合物類破片釋能的反應(yīng)原理不同，非晶破片主要由高溫的碎片與空氣發(fā)生金屬氧化反應(yīng)釋放能量，無(wú)氣態(tài)產(chǎn)物生產(chǎn)，其超壓毀傷主要來(lái)自空氣吸熱膨脹導(dǎo)致。
一般評(píng)價(jià)測(cè)量含能破片沖擊釋能的方法為VCC（Vented Chamber Calorimetry）法，裝置如圖1，主要利用準(zhǔn)靜態(tài)超壓峰值評(píng)價(jià)含能破片沖擊釋能大小，帖子作者認(rèn)為該法適合用于生成氣體較多的破片如Al/PTFE。
圖1 VCC準(zhǔn)靜態(tài)腔室量熱法
而非晶破片的超壓毀傷直接受高溫影響，利用溫度峰值評(píng)估非晶破片沖擊釋能更有說(shuō)服力。借鑒VCC法，利用熱電偶替換壓力傳感器，測(cè)量容器內(nèi)溫度。以此衡量非晶含能破片(生產(chǎn)氣體較少近乎無(wú))的毀傷能力。改進(jìn)測(cè)試裝置如圖2所示，裝置尺寸如圖3所示。
圖2 沖擊釋能測(cè)溫
圖3 容器尺寸
試驗(yàn)結(jié)果：在相同時(shí)間內(nèi)，靠近壁面的溫度較低，而空腔溫度較高，說(shuō)明短時(shí)間內(nèi)碎片向壁面?zhèn)鳠彷^少可以認(rèn)為絕熱。數(shù)據(jù)來(lái)源：論文《非晶合金沖擊釋能的溫度表征研究》
展開(kāi) 耦合溫度損傷位錯(cuò)密度的顯式晶體塑性模型
溫度場(chǎng)通過(guò)初始溫度以及塑性產(chǎn)熱計(jì)算，同時(shí)忽視局部的熱傳導(dǎo)，準(zhǔn)靜態(tài)加載速率下的泰勒-昆尼系數(shù)η為0.0，1000 s加載速率下為0.95?1及以上(塑性功轉(zhuǎn)化為熱的比例)
通過(guò)經(jīng)典的熱激活模型，將溫度效應(yīng)引入流動(dòng)方程，并考慮溫度對(duì)剛度的退化
位錯(cuò)密度模型演化遵循經(jīng)典的KM模型，同時(shí)考慮位錯(cuò)之間的相互作用，即考慮了位錯(cuò)的產(chǎn)生和湮滅，以及湮滅半徑與溫度的關(guān)系。因此有利于由實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)照分析。
損傷基于經(jīng)典的JC損傷，并等效的對(duì)應(yīng)力進(jìn)行退化
拉伸模型
網(wǎng)格劃分（每個(gè)單元表示一個(gè)單獨(dú)取向的晶粒，即初始的取向不同）
局部斷裂時(shí)溫度場(chǎng)分布（初始293K，假設(shè)taylor-Q系數(shù)為0.95）
局部斷裂時(shí)局部位錯(cuò)密度分布（僅考慮統(tǒng)計(jì)儲(chǔ)存位錯(cuò)密度）
局部斷裂時(shí)損傷分布
局部斷裂時(shí)等效塑性應(yīng)變分布
局部斷裂時(shí)mises等效應(yīng)力分布
展開(kāi) 軸流式血泵熱流耦合 溫度場(chǎng)仿真
2.血泵熱流耦合溫度場(chǎng)仿真
血泵各部分與血液的接觸面存在對(duì)流換熱，考慮到兩者的耦合關(guān)系，流體仿真時(shí)需要把固體以及固體熱源加入到流體仿真軟件中，從而將血液與血泵的對(duì)流換熱數(shù)值加載到固體溫度場(chǎng)仿真的邊界條件中，實(shí)現(xiàn)血泵三維溫度場(chǎng)的仿真求解分析。
血泵三維整體模型分為兩個(gè)部分，一個(gè)是驅(qū)動(dòng)電機(jī)部分：包括定子鐵芯、定子繞組、永磁轉(zhuǎn)子以及定子外殼；另一個(gè)是血液流動(dòng)區(qū)域：包括前后導(dǎo)輪及其導(dǎo)葉、旋轉(zhuǎn)葉輪、軸承以及泵殼。血泵結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 軸流血泵整體結(jié)構(gòu)
利用商用流體仿真軟件進(jìn)行相關(guān)邊界條件的設(shè)定，主要包括材料屬性、湍流模型、進(jìn)出口邊界條件、轉(zhuǎn)速以及對(duì)流換熱系數(shù)等，其中血泵各部分的材料特性參數(shù)如表1所示。各部分熱源的生熱率通過(guò)商用熱仿真軟件計(jì)算，并與流體仿真模塊進(jìn)行耦合。
展開(kāi) Comsol-頁(yè)巖氣流固耦合數(shù)值模擬案例 ￥300
針對(duì)頁(yè)巖氣流動(dòng)過(guò)程中骨架變形對(duì)氣井產(chǎn)能產(chǎn)生的影響，采用Comsol建立了頁(yè)巖氣流固耦合數(shù)值模擬案例，該模型考慮了頁(yè)巖氣黏性流、 Knudsen 擴(kuò)散、表面擴(kuò)散和吸附解吸等多重流動(dòng)機(jī)制，采用離散裂縫模型對(duì)水力裂縫進(jìn)行求解，模型可用于分析流固耦合效應(yīng)對(duì)氣井產(chǎn)能的影響規(guī)律，以及其他儲(chǔ)層參數(shù)和裂縫參數(shù)對(duì)產(chǎn)能的影響。
壓力場(chǎng)分布
位移場(chǎng)分布
頁(yè)巖氣產(chǎn)量變化
加Q 2446757522 進(jìn)一步咨詢
