COMSOL傳熱模擬
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-04-12
COMSOL傳熱模擬的視頻教程
周期流動(dòng)和傳熱的模擬
許多工業(yè)應(yīng)用，如鍋爐的蒸汽產(chǎn)生或空調(diào)盤(pán)管中的空氣冷卻，都可以被模擬為二維周期熱流。本教程演示了如何設(shè)置和求解一個(gè)周期傳熱問(wèn)題。
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相變能量樁段模型傳熱模擬
直播大綱： 本次課程主要針對(duì)中文核心期刊論文《相變能量樁段模型傳熱模擬》進(jìn)行復(fù)現(xiàn)，手把手演示完整的建模過(guò)程，幫助大家掌握COMSOL相變模塊的基本操作。
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COMSOL傳熱模擬的實(shí)例教程
多孔結(jié)構(gòu)傳熱模擬涉及對(duì)多孔介質(zhì)內(nèi)部復(fù)雜的熱量傳遞過(guò)程進(jìn)行建模和分析，這類(lèi)模擬對(duì)于優(yōu)化材料設(shè)計(jì)、提高能源效率以及解決環(huán)境問(wèn)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(guò)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(guò)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
展開(kāi) 本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立多邊形骨料堆積混凝土細(xì)觀(guān)模型，并對(duì)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(guān)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(duì)混凝土細(xì)觀(guān)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(duì)模型劃分物理場(chǎng)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(kāi) 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(chǎng)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(chǎng)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(guò)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
COMSOLMultiphysics可以求解多場(chǎng)問(wèn)題，完全開(kāi)放的架構(gòu)，任意獨(dú)立函數(shù)控制的求解參數(shù)，專(zhuān)業(yè)的計(jì)算模型庫(kù)，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(zhuān)業(yè)的在線(xiàn)幫助文檔，多國(guó)語(yǔ)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(wèn)題，流體傳熱模塊資料稀缺，交流答疑平臺(tái)問(wèn)題得不到解答comsol流體傳熱和多物理場(chǎng)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(chǎng)耦合流體傳熱”專(zhuān)題線(xiàn)上培訓(xùn)班
comsol流體傳熱培訓(xùn)正式培訓(xùn)文件.pdf
展開(kāi) 利用 COMSOL Multiphysics? 分析烈火阿拉斯加中的傳熱現(xiàn)象
在建立烈火阿拉斯加模型的幾何結(jié)構(gòu)時(shí)，我們采用半球體來(lái)表示甜品中常見(jiàn)的圓頂。阿拉斯加模型的幾何結(jié)構(gòu)包含底部的海綿蛋糕層、圓頂狀冰淇淋以及覆蓋在冰淇淋上的一層蛋白糖霜。我們將蛋白糖霜層的厚度添加為一個(gè)參數(shù)，以便靈活調(diào)整。糖霜的初始厚度設(shè)置為 2cm。
同理，將烤箱溫度添加為一個(gè)參數(shù)，初始值設(shè)置為 250°C。有些食譜要求烤箱溫度約 220°C，烹飪時(shí)間 8~10 分鐘。有些食譜則建議使用 250°C 左右的更高溫度，僅需在烤箱內(nèi)加熱幾分鐘。我們將通過(guò)仿真來(lái)證實(shí)這兩種情況是否能烘焙出期望中的甜點(diǎn)。
我們使用 COMSOL Multiphysics 的固體傳熱接口建立了一個(gè)瞬態(tài)傳熱仿真。然后，需要提供冰淇淋、蛋白糖霜和海綿蛋糕的密度、熱導(dǎo)率和熱容量作為仿真輸入。我們使用 Vega 等人編著的書(shū)籍：《把廚房當(dāng)作實(shí)驗(yàn)室：對(duì)食物和烹飪科學(xué)的思考》（The Kitchen as Laboratory: Reflections on the Science of Food and Cooking）中的數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真。
將材料屬性添加到三個(gè)材料節(jié)點(diǎn)中，并指定給幾何結(jié)構(gòu)中的冰淇淋、蛋白糖霜和海綿蛋糕等不同的域。數(shù)據(jù)顯示，蛋白糖霜和海綿蛋糕的導(dǎo)熱性能都很差，這意味著二者為覆蓋在底層的冰淇淋提供了充分的熱絕緣。
為了模擬傳熱，固體傳熱接口使用了三種材料屬性。
將冰淇淋的初始溫度設(shè)為 -18°C（冰箱的典型溫度），蛋白糖霜設(shè)為 8°C（冰箱內(nèi)儲(chǔ)存雞蛋的典型溫度），海綿蛋糕設(shè)為 20°C（室溫）。
對(duì)于邊界條件，采用一個(gè)傳熱系數(shù)很大的熱通量來(lái)表示烤箱內(nèi)影響烈火阿拉斯加溫度的對(duì)流熱通量。
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COMSOL傳熱模擬的最新內(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(lái)的結(jié)果看起來(lái)LED是隨機(jī)變熱變冷。為什么會(huì)這樣呢
基于comsol漸變光纖的模擬2個(gè)月前
朋友們，好久不見(jiàn)啦。今天我給大家介紹一種利用comsol進(jìn)行可編輯優(yōu)化設(shè)置的漸變光纖模擬。具體如下：
首先，構(gòu)建出四層芯包結(jié)構(gòu)，為溝道形漸變光纖，其中最中間的纖芯為漸變芯。第二圈為溝道包層。依此類(lèi)推對(duì)每個(gè)光纖區(qū)域的材料參數(shù)進(jìn)行配置。如下：
其次，我們需要考慮插入漸變函數(shù)，因此需要再定義中引入?yún)⒆兞浚?需要注意的是，該函數(shù)為關(guān)于半徑
COMSOL模擬巖石破裂7個(gè)月前
在COMSOL中采用連續(xù)損傷力學(xué)方法實(shí)現(xiàn)巖石破裂系列案例介紹
采用COMSOL with matlab功能模擬巖石破裂，使用張拉剪切破壞準(zhǔn)則和威布爾非均質(zhì)材料屬性分布。可實(shí)現(xiàn)的功能如下：
1、完整巖石單軸，三軸破裂
2、預(yù)制裂隙巖石單軸，三軸破壞
3、流固耦合，熱流固耦合實(shí)現(xiàn)巖石的水力壓裂，超臨界CO2壓裂破壞
4、采用零厚度DFN方法，實(shí)現(xiàn)含復(fù)雜天然裂隙巖石中注水壓裂模擬
5、結(jié)合自己方向再開(kāi)發(fā)
COMSOL多邊形骨料堆積混凝土水化熱傳熱模擬11個(gè)月前
混凝土水化熱溫降研究對(duì)保障結(jié)構(gòu)安全與耐久性至關(guān)重要，溫升后溫差易引發(fā)溫度應(yīng)力，導(dǎo)致裂縫。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立多邊形骨料堆積混凝土細(xì)觀(guān)模型，并對(duì)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(guān)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。
三維梯度多孔結(jié)構(gòu)（FGM）是一種孔隙率、孔徑等參數(shù)在三維空間內(nèi)呈梯度分布的多孔材料。梯度孔隙結(jié)構(gòu)的研究可優(yōu)化傳熱傳質(zhì)效率，調(diào)控流動(dòng)路徑，提升能源存儲(chǔ)與材料性能，為復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供關(guān)鍵理論支持。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立三維球體梯度孔隙結(jié)構(gòu)模型，并進(jìn)行滲流仿真模擬。
梯度多孔介質(zhì)FGM模型采用CAD球體功能梯度材料3D插件建立，模型在AutoCAD
基于粗糙度表面的裂隙流研究對(duì)于理解地下水的流動(dòng)、污染物傳輸以及與之相關(guān)的地質(zhì)災(zāi)害（如滑坡）等方面具有重要意義。本研究通過(guò)蒙特卡洛方法生成隨機(jī)表面形貌，并利用COMSOL Multiphysics對(duì)隨機(jī)參數(shù)化表面的微尺度流體流動(dòng)進(jìn)行模擬。
參數(shù)化表面模型采用CAD隨機(jī)粗糙度表面插件建立，插件可設(shè)置不同的表面起伏形態(tài)，以匹配相應(yīng)的地形或研究不同表面參數(shù)下的流動(dòng)特性
多孔介質(zhì)中的自然對(duì)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(duì)流與傳熱過(guò)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(duì)多孔介質(zhì)內(nèi)部復(fù)雜的熱量傳遞過(guò)程進(jìn)行建模和分析，這類(lèi)模擬對(duì)于優(yōu)化材料設(shè)計(jì)、提高能源效率以及解決環(huán)境問(wèn)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
1、 建立模型
根據(jù)提供的聚氨酯實(shí)驗(yàn)尺寸分別建立50g與200g模型如下：
基料質(zhì)量
密度（kg/m3）
反應(yīng)時(shí)間
發(fā)泡倍數(shù)
最高反應(yīng)溫度(℃)
導(dǎo)熱系數(shù)(W/m
