انتقال حرارت دوبعدی حالت پایدار با رسانایی

انتقال حرارت دوبعدی حالت پایدار با رسانایی

PDF

انتقال حرارت دوبعدی حالت پایدار با رسانایی
معرفی
این مثال یک آنالیز حرارتی دوبعدی حالت پایدار شامل همرفت به دمای تعیین شده خارجی (محیط) را نشان می‌دهد. مثال از یک مجموعه معیار NAFEMS گرفته شده است (به مرجع 1 مراجعه کنید ).
تعریف مدل
این مثال دامنه 0.6 متر در 1.0 متر را در نظر می گیرد. برای شرایط مرزی:
مرز سمت چپ عایق بندی شده است.
مرز پایین در 100 درجه سانتیگراد نگهداری می شود.
مرزهای بالا و سمت راست به درجه سانتیگراد با ضریب انتقال حرارت 750  W/(m2 · ° C ) همرفت می شوند.
در دامنه از ویژگی مواد زیر استفاده کنید:
رسانایی حرارتی 52  W/(m· ° C) است.
نتایج
نمودار در شکل 1 میدان دما را در حوزه مدل سازی نشان می دهد.
شکل 1: توزیع دمای ناشی از همرفت به دمای خارجی تعیین شده.
نتیجه معیار برای مکان هدف ( x = 0.6  متر و y = 0.2  متر) دمای 18.25 درجه سانتیگراد است. مدل COMSOL Multiphysics، با استفاده از مش نقشه برداری شده با عناصر درجه دوم 9  ×  15، دمای 18.265 درجه سانتیگراد را به دست می دهد.
ارجاع
1. AD Cameron، JA Casey و GB Simpson، تست‌های معیار NAFEMS برای تجزیه و تحلیل حرارتی (خلاصه) ، NAFEMS، گلاسکو، 1986.
مسیر کتابخانه برنامه: COMSOL_Multiphysics/Heat_Transfer/heat_convection_2d
دستورالعمل مدلسازی
از منوی File ، New را انتخاب کنید .
جدید
در پنجره جدید ، روی  Model  Wizard کلیک کنید .
مدل جادوگر
1
در پنجره Model  Wizard روی  2D کلیک کنید .
2
در درخت Select  Physics ، Heat  Transfer>Heat  Transfer  in  Solids  (ht) را انتخاب کنید .
3
روی افزودن کلیک کنید .
4
 روی مطالعه کلیک کنید .
5
در درخت انتخاب  مطالعه ، General  Studies>Stationary را انتخاب کنید .
6
 روی Done کلیک کنید .
هندسه 1
مستطیل 1 (r1)
1
در نوار ابزار Geometry ، روی  Rectangle کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size  and  Shape را پیدا کنید .
3
در قسمت متن Width ، 0.6 را تایپ کنید .
4
 روی Build  All  Objects کلیک کنید .
انتقال حرارت در جامدات (HT)
دما 1
1
در پنجره Model  Builder ، در قسمت Component   (comp1) روی انتقال حرارت  در جامدات (ht) کلیک راست کرده و Temperature را انتخاب کنید .
2
فقط مرز 2 را انتخاب کنید.
3
در پنجره تنظیمات دما ، قسمت دما را بیابید .
4
در قسمت متنی 0 ، 100[degC] را تایپ کنید .
شار حرارتی 1
1
در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Heat  Flux را انتخاب کنید .
2
فقط مرزهای 3 و 4 را انتخاب کنید.
3
در پنجره تنظیمات Heat  Flux ، بخش Heat  Flux را پیدا کنید .
4
از لیست نوع شار  ، شار حرارتی همرفتی را انتخاب کنید .
5
در قسمت متن h عدد 750 را تایپ کنید .
6
در قسمت متن T ، 0[degC] را تایپ کنید .
جامد 1
1
در پنجره Model  Builder ، روی Solid  1 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای جامد ، بخش هدایت حرارتی  ،  جامد را پیدا کنید .
3
از فهرست k ، User  defined را انتخاب کنید . در فیلد متن مرتبط، 52 را تایپ کنید .
هیچ ویژگی ماده دیگری در معادلات دامنه برای این مدل ثابت وارد نمی شود.
مش 1
نقشه برداری 1
1
در نوار ابزار Mesh ، روی  Mapped کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Mapped ، روی  Build  All کلیک کنید .
مطالعه 1
در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید .
نتایج
سطح
1
در پنجره Model  Builder ، گره Results>Temperature  (ht) را گسترش دهید ، سپس روی Surface کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Expression را پیدا کنید .
3
از لیست واحد ، degC را انتخاب کنید .
دما (ht)
1
 روی دکمه Zoom  Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید .
اولین گروه نمودار پیش فرض، فیلد دما را نشان می دهد. با شکل 1 مقایسه کنید .
مقدار معیار برای دما در x  =  0.6  متر و y  =  0.2  m 18.25 درجه سانتیگراد است. برای مقایسه این مقدار با مقدار شبیه سازی، دما را در این موقعیت ارزیابی کنید.
برش نقطه 2 بعدی 1
1
در نوار ابزار نتایج ، بر روی  Cut  Point  2D کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Cut  Point  2D ، بخش Point  Data را پیدا کنید .
3
در قسمت متن X ، 0.6 را تایپ کنید .
4
در قسمت متن Y ، 0.2 را تایپ کنید .
ارزیابی امتیاز 1
1
در نوار ابزار نتایج ، روی  Point  Evaluation کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای ارزیابی نقطه  ، بخش داده را پیدا کنید .
3
از لیست Dataset ، Cut  Point  2D  1 را انتخاب کنید .
4
قسمت Expressions را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
 
اصطلاح
واحد
شرح
تی
tenC
درجه حرارت
5
 روی ارزیابی کلیک کنید .
جدول
1
به پنجره Table بروید .
نتیجه باید نزدیک به 18.265 درجه سانتیگراد باشد.