 |
سد حرارتی کامپوزیت برآمده با پوسته
معرفی
این مثال نشان می‌دهد که چگونه می‌توان دو حوزه المان محدود سه بعدی را با ساختارهای نازک برای مدلسازی انتقال حرارت جایگزین کرد و آنها را از طریق یک سیستم حرارتی توده‌ای وصل کرد تا مانع حرارتی شود.
این مدل گونه‌ای از مدل‌های سد حرارتی کامپوزیت و سد حرارتی کامپوزیت برآمده است که در آن دو لایه نازک سرامیکی با رسانایی حرارتی متفاوت در یک ستون فولادی قرار گرفته‌اند.
دو روش مدلسازی برای محاسبه توزیع دما در کل ستون مقایسه شده است. ابتدا، ستون فولادی و کامپوزیت (ساخته شده از لایه‌های سرامیکی) به عنوان اشیاء سه بعدی مدلسازی می‌شوند. در رویکرد دوم، برای جلوگیری از تفکیک لایه‌های ستون و سرامیک در هندسه، از رابط انتقال حرارت در پوسته‌ها برای مدلسازی قسمت‌های بالایی و پایینی ستون فولادی و از رابط سیستم حرارتی برآمده برای سرامیک استفاده می‌شود. لایه ها، و از طریق شرایط مرزی به دو پوسته جفت می شوند.
این روش برای مدلسازی انتقال حرارت از طریق موانع حرارتی مانند پوشش‌های چندلایه مفید است.
تعریف مدل
هندسه
این آموزش از یک هندسه ساده همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است استفاده می کند . استوانه دارای شعاع 2 سانتی متر و ارتفاع 4 سانتی متر است.
شکل 1: هندسه.
کامپوزیت از دو لایه با رسانایی حرارتی متفاوت تشکیل شده است. روش اول هر لایه را به عنوان یک دامنه سه بعدی حل می کند. ارتفاع لایه ها حدود سه مرتبه قدر کوچکتر از ارتفاع توده است. این اغلب مستلزم ساخت یک مش به صورت دستی برای حل دقیق ساختار نازک است.
رویکرد برآمده: نمای ساختار نازک ستون فولادی
رابط Heat Transfer in Shells برای مدلسازی انتقال حرارت رسانا در قسمت‌های بالا و پایین ستون فولادی استفاده می‌شود.
استوانه های بالا و پایین با دو پوسته دایره ای نشان داده می شوند که ضخامت آنها در تنظیمات لایه لایه تعریف شده است . اگرچه ضخامت ستون به طور صریح در هندسه نشان داده نمی شود، فناوری لایه لایه اجازه می دهد تا توزیع دما را از طریق پوسته ها حل کند. تعداد عناصر مش ضمنی را می توان در گره مواد لایه ای نیز تنظیم کرد تا با تنظیمات مورد استفاده برای مش های جارو شده دامنه های سه بعدی مطابقت داشته باشد.
شرط دما، رابط در رابط پایینی قسمت پایینی ستون، و در رابط بالایی قسمت بالایی ستون اعمال می شود تا دما را در هر انتهای ستون تعیین کند.
رویکرد یکپارچه: نمایش شبکه مانع حرارتی
COMSOL Multiphysics رابط فیزیک سیستم حرارتی توده‌ای را ارائه می‌کند که از ماژول انتقال حرارت در دسترس است و در آن ویژگی مقاومت حرارتی رسانا امکان مدلسازی انتقال حرارت رسانا را بدون نمایش هندسه زیرین فراهم می‌کند.
رابط فیزیک سیستم حرارتی توده ای از نمایش شبکه ای از سیستم های حرارتی برای مدل سازی انتقال حرارت بر اساس قیاس با مدارهای الکتریکی استفاده می کند. دامنه و شرایط مرزی برای انتقال حرارت توسط اجزایی که توسط شبکه‌ای از سیم‌های کاملا رسانای حرارتی به هم متصل شده‌اند ایده‌آل می‌شوند.
این رویکرد 0D هندسه و در نتیجه مش را ساده می کند. در هندسه های پیچیده، این رویکرد توده ای می تواند میزان حافظه و زمان مورد نیاز برای شبیه سازی را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.
برای مدلسازی لایه‌های سرامیکی مقاوم حرارتی، دو جزء مقاومت حرارتی رسانا در یک مدار سریال متصل می‌شوند.
ویژگی مقاومت حرارتی رسانا، هدایت گرما را در یک پوسته نازک با رسانایی ثابت مدل می‌کند. در این مثال، یک پیکربندی پوسته صفحه فرض شده است، و مقاومت حرارتی R (واحد SI: K/W) هر لایه از هدایت حرارتی k (واحد SI: W/(m·K))، ضخامت L بیان می‌شود. (واحد SI: m)، و سطح A (واحد SI: m² ) به صورت زیر است:
سپس فرض می‌کند که نرخ حرارت P (واحد SI: W) در هر لایه متناسب با اختلاف دما Δ T (واحد SI: K) در سراسر آن است:
برای جزئیات بیشتر در مورد تئوری زیربنایی، به تئوری رابط سیستم حرارتی توده در راهنمای کاربر ماژول انتقال حرارت مراجعه کنید .
مدار کامل حرارتی مدل شده توسط رابط سیستم حرارتی Lumped همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است .
شکل 2: مدار حرارتی برای انتقال حرارت در لایه های سرامیکی.
رویکرد توده ای: اتصال بین انتقال حرارت در پوسته ها و سیستم حرارتی توده ای
جفت شدن بین دو رابط فیزیک، انتقال حرارت در پوسته (رویکرد ۲ بعدی) و سیستم حرارتی برآمده (رویکرد ۰D)، از طریق ویژگی‌های زیر انجام می‌شود:
• | اتصال دهنده سیستم، ویژگی رابط در رابط Heat Transfer in Shells، در رابط پایین پوسته بالایی و در رابط بالایی پوسته پایین اعمال می شود. این ویژگی از نرخ گرمایی تعریف شده توسط هر ویژگی پایانه خارجی برای تنظیم یک شار حرارتی بر روی مرز مربوطه در مدل اجزای محدود توزیع شده استفاده می کند. |
• | ویژگی پایانه خارجی در رابط سیستم حرارتی برآمده، در هر انتهای مدار حرارتی اعمال می شود. این ویژگی متن T دمایارائه شده توسط اتصال دهنده سیستم، ویژگی واسط رابط Heat Transfer in Shells را تجویز می کند. |
خواص مواد
سیلندر از فولاد ساخته شده است. کامپوزیت از دو لایه سرامیک مختلف تشکیل شده است.
ویژگی | سرامیک 1 | سرامیک 2 |
رسانایی گرمایی | 1 W/(m·K) | 0.5 W/(m·K) |
تراکم | 6000 کیلوگرم بر متر مکعب | 5800 کیلوگرم بر متر مکعب |
ظرفیت گرمایی در فشار ثابت | 320 J/(kg·K) | 280 J/(kg·K) |
شرایط مرزی
دما در پایین 20 درجه سانتیگراد ثابت است در حالی که نیمی از مرز بالا در 1220 درجه سانتیگراد (1493 کلوین) نگه داشته می شود. تمام مرزهای بیرونی دیگر کاملاً عایق بندی شده اند.
نتایج و بحث
شکل 3 توزیع دما در سیلندر را با مدل های سه بعدی و توده ای نشان می دهد. کامپوزیت به عنوان یک مانع حرارتی عمل می کند که منجر به جهش دما بر روی لایه می شود.
شکل 3: توزیع دما با مدل سه بعدی (چپ) و مدل توده ای (راست).
جالب توجه است اگر رویکرد توده ای (با استفاده از انتقال حرارت در پوسته ها و سیستم حرارتی برآمده) نتایج قابل اعتمادی را در مقایسه با حل کل ستون فولادی به صورت سه بعدی ایجاد کند. این را می توان با یک نمودار خطی مقایسه ای مانند شکل 4 انجام داد . این نشان می‌دهد که رویکرد توده‌ای نتایج دقیقی را برای دماهای حجیم ایجاد می‌کند.
شکل 4: مشخصات دما برای رویکردهای سه بعدی و توده ای.
سوال مهم دیگر برای شبیه سازی تاثیر روی اندازه مش و رم مورد نیاز است.
با مش چهاروجهی پیش‌فرض مدل سه‌بعدی، تعداد عناصر مش حدود 130000 عنصر است و الگوریتم مش‌بندی هشدارهایی را می‌دهد.
با ویژگی مش جاروب می توانید تعداد عناصر را به طور قابل توجهی به حدود 2800 عنصر (منشور) کاهش دهید که تنها 2٪ از تعداد اولیه عناصر است. توجه داشته باشید که در هندسه های پیچیده، الگوریتم مش جاروب شده اغلب قابل اجرا نیست.
با استفاده از روش توده ای، تعداد عناصر مش به حدود 1300 عنصر (مثلث) کاهش می یابد. می توانید تعداد عناصر مش استفاده شده در پنجره پیام ها را در زیر پنجره گرافیک مشاهده کنید .
نکاتی درباره پیاده سازی COMSOL
برای مقایسه مستقیم نتایج، هر دو رویکرد در یک فایل MPH مدیریت می‌شوند.
مسیر کتابخانه برنامه: ماژول_انتقال_گرما/آموزش_ساختار_نازک/پوسته_های_حدایی_ترمال_کامپوزیت
دستورالعمل مدلسازی
از منوی File ، New را انتخاب کنید .
جدید
در پنجره جدید ، روی 
Model Wizard کلیک کنید .
Model Wizard کلیک کنید .مدل جادوگر
1 | در پنجره Model Wizard ، روی  3D 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 . |
تعاریف جهانی
پارامترهای 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions روی Parameters 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پارامترها ، بخش پارامترها را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | ارزش | شرح |
d_ceram1 | 50 [یک] | 5E-5m | ضخامت لایه 1 |
d_ceram2 | 75 [یک] | 7.5E-5m | ضخامت لایه 2 |
T_hot | 1220 [درجه سانتیگراد] | 1493.2 K | دمای گرم |
هندسه 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Geometry 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات هندسه ، بخش Units را پیدا کنید . |
3 | از لیست واحد طول ، cm را انتخاب کنید . |
سیلندر 1 (cyl1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Cylinder کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات سیلندر ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، 2 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 4 را تایپ کنید . |
5 | در نوار ابزار Geometry ، روی  ساختن همه کلیک کنید . |
اکنون، استوانه های نازکی ایجاد کنید تا لایه های سرامیکی بین دو حوزه فولادی مشخص شود.
سیلندر 2 (cyl2)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Cylinder کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات سیلندر ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، 2 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، d_ceram1 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن z ، 2-(d_ceram1+d_ceram2)/2 را تایپ کنید . |
6 | در نوار ابزار Geometry ، روی  ساختن همه کلیک کنید . |
سیلندر 3 (cyl3)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Cylinder کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات سیلندر ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، 2 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، d_ceram2 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن z ، 2-(d_ceram1+d_ceram2)/2+d_ceram1 را تایپ کنید . |
6 | در نوار ابزار Geometry ، روی  ساختن همه کلیک کنید . |
چند ضلعی 1 (pol1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  More Primitives کلیک کنید و Polygon را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات چند ضلعی ، بخش مختصات را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
X (سانتی متر) | Y (سانتی متر) | از (سانتی متر) |
0 | -2 | 4 |
0 | 2 | 4 |
4 | در نوار ابزار Geometry ، روی  ساختن همه کلیک کنید . |
مواد
پیوند مواد 1 (matlnk1)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Materials راست کلیک کرده و More Materials>Material Link را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مربوط به Material Link ، قسمت تنظیمات پیوند را پیدا کنید . |
3 |  روی Add Material from Library کلیک کنید . |
افزودن مواد به MATERIAL LINK 1 (MATLNK1)
1 | به پنجره Add Material to Material Link 1 (matlnk1) بروید . |
2 | در درخت، Built-in>Steel AISI 4340 را انتخاب کنید . |
3 | کلیک راست کرده و Add to Material Link 1 (matlnk1) را انتخاب کنید . |
مواد
Material Link 2 (matlnk2)
1 | روی Materials راست کلیک کنید و More Materials>Material Link را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پیوند مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 |  روی Paste Selection کلیک کنید . |
4 | در کادر محاوره ای Paste Selection ، در فیلد متن Selection عدد 2 را تایپ کنید . |
5 | روی OK کلیک کنید . |
6 | در پنجره تنظیمات مربوط به Material Link ، قسمت تنظیمات پیوند را پیدا کنید . |
7 |  روی Blank Material کلیک کنید . |
8 | در پنجره Model Builder ، روی Material Link 2 (matlnk2) کلیک کنید . |
9 |  برو به مواد کلیک کنید . |
تعاریف جهانی
سرامیک 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions>Materials روی Material 2 (mat2) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مواد ، سرامیک 1 را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت محتوای مواد را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
رسانایی گرمایی | k_iso ; kii = k_iso، kij = 0 | 1 | W/(m·K) | پایه ای |
تراکم | rho | 6000 | کیلوگرم بر متر مکعب | پایه ای |
ظرفیت گرمایی در فشار ثابت | Cp | 320 | J/(kg·K) | پایه ای |
مواد
Material Link 3 (matlnk3)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Materials راست کلیک کرده و More Materials>Material Link را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پیوند مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 |  روی Paste Selection کلیک کنید . |
4 | در کادر محاوره‌ای Paste Selection ، عدد 3 را در قسمت متن انتخاب تایپ کنید. |
5 | روی OK کلیک کنید . |
6 | در پنجره تنظیمات مربوط به Material Link ، قسمت تنظیمات پیوند را پیدا کنید . |
7 |  روی Blank Material کلیک کنید . |
8 | در پنجره Model Builder ، روی Material Link 3 (matlnk3) کلیک کنید . |
9 |  برو به مواد کلیک کنید . |
تعاریف جهانی
سرامیک 2
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions>Materials روی Material 3 (mat3) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مواد ، سرامیک 2 را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت محتوای مواد را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
رسانایی گرمایی | k_iso ; kii = k_iso، kij = 0 | 0.5 | W/(m·K) | پایه ای |
تراکم | rho | 5800 | کیلوگرم بر متر مکعب | پایه ای |
ظرفیت گرمایی در فشار ثابت | Cp | 280 | J/(kg·K) | پایه ای |
انتقال حرارت در جامدات (HT)
دما 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی انتقال حرارت در جامدات (ht) کلیک راست کرده و Temperature را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 3 را انتخاب کنید. |
دما 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Temperature را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 13 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات دما ، قسمت دما را بیابید . |
4 | در قسمت متن T 0 ، T_hot را تایپ کنید . |
مش 1
ابتدا سطح بالایی را با یک توری مثلثی آزاد مش کنید و آن را به صورت لایه لایه از طریق هندسه استوانه ای اکسترود کنید. با یک گره توزیع ، مشخص کنید که چند لایه مش قرار است در دامنه ایجاد شود. لایه های کامپوزیت را با دو عنصر در ضخامت حل کنید.
مثلثی رایگان 1
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Boundary کلیک کنید و Free Triangular را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 13 و 18 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای Free Triangular ، روی  Build Selected کلیک کنید . |
جارو 1
در نوار ابزار Mesh ، روی Swept کلیک کنید .
Swept کلیک کنید .توزیع 1
1 | روی Swept 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | فقط دامنه های 2 و 3 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متنی Number of Elements ، 2 را تایپ کنید . |
5 |  روی ساخت همه کلیک کنید . |
افزودن کامپوننت
روی Distribution 1 کلیک راست کرده و Add Component>3D را انتخاب کنید .
هندسه 2
صفحه کار 1 (wp1)
1 | در نوار ابزار هندسه ، روی صفحه  کار کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات هندسه ، بخش Units را پیدا کنید . |
3 | از لیست واحد طول ، cm را انتخاب کنید . |
صفحه کار 1 (wp1)> هندسه صفحه
در پنجره Model Builder ، روی صفحه هندسه کلیک کنید .
صفحه کار 1 (wp1)> دایره 1 (c1)
1 | در نوار ابزار Work Plane ، روی  Circle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات دایره ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، 2 را تایپ کنید . |
صفحه کار 2 (wp2)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Geometry 2 کلیک راست کرده و Work Plane را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای صفحه کار ، قسمت تعریف هواپیما را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن مختصات z ، 2+(d_ceram1+d_ceram2)/2 را تایپ کنید . |
صفحه کار 2 (wp2)> هندسه صفحه
در پنجره Model Builder ، روی صفحه هندسه کلیک کنید .
صفحه کار 2 (wp2)> دایره 1 (c1)
1 | در نوار ابزار Work Plane ، روی  Circle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات دایره ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، 2 را تایپ کنید . |
چند ضلعی 1 (pol1)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Geometry 2 کلیک راست کرده و More Primitives>Polygon را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات چند ضلعی ، بخش مختصات را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
X (سانتی متر) | Y (سانتی متر) | از (سانتی متر) |
0 | -2 | 2+(d_ceram1+d_ceram2)/2 |
0 | 2 | 2+(d_ceram1+d_ceram2)/2 |
4 |  روی Build All Objects کلیک کنید . |
مواد
پیوند مواد لایه ای 1 (llmat1)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 2 (comp2) روی Materials راست کلیک کرده و Layers>Layered Material Link را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پیوند لایه لایه ، قسمت تنظیمات لایه لایه را پیدا کنید . |
تعاریف جهانی
مواد لایه ای 1 (lmat1)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions>Materials روی Layered Material 1 (lmat1) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای لایه لایه ، قسمت تعریف لایه را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
لایه | مواد | چرخش (درجه) | ضخامت | عناصر مش |
لایه 1 | فولاد AISI 4340 (mat1) | 0.0 | 2[cm]-(d_ceram1+d_ceram2)/2 | 2 |
مواد
پیوند مواد لایه ای 1 (llmat1)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 2 (comp2)>Materials ، روی Layered Material Link 1 (llmat1) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات پیوند لایه لایه ، روی Section_bar در گوشه سمت راست بالای بخش تنظیمات لایه لایه کلیک کنید . از منو، Layer -Section Preview را انتخاب کنید . |
3 | قسمت Orientation and Position را پیدا کنید . از لیست موقعیت ، سمت پایین در مرز را انتخاب کنید . |
تعاریف جهانی
مواد لایه ای 1 (lmat1)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions>Materials روی Layered Material 1 (lmat1) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای لایه لایه ، قسمت تعریف لایه را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
لایه | مواد | چرخش (درجه) | ضخامت | عناصر مش |
لایه 1 | فولاد AISI 4340 (mat1) | 0.0 | 2[cm]-(d_ceram1+d_ceram2)/2 | 5 |
فیزیک را اضافه کنید
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Physics کلیک کنید تا پنجره Add Physics باز شود . |
2 | به پنجره Add Physics بروید . |
3 | در درخت، انتقال حرارت > ساختارهای نازک> انتقال حرارت در پوسته ها (htlsh) را انتخاب کنید . |
4 | روی Add to Component 2 در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در درخت، Heat Transfer>Lumped Thermal System (lts) را انتخاب کنید . |
6 | روی Add to Component 2 در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
7 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Physics کلیک کنید تا پنجره Add Physics بسته شود . |
سیستم حرارتی یکپارچه (LTS)
سرامیک 1
1 | روی Component 2 (comp2)> Lumped Thermal System (lts) کلیک راست کرده و Conductive Thermal Resistor را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مقاومت حرارتی رسانا ، سرامیک 1 را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Component Parameters را پیدا کنید . از لیست Specify ، خواص حرارتی و هندسی را انتخاب کنید . |
4 | از لیست مواد ، سرامیک 1 (mat2) را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن A ، pi*(2[cm])^2 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن L ، d_ceram1 را تایپ کنید . |
سرامیک 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Global کلیک کنید و Conductive Thermal Resistor را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مقاومت حرارتی رسانا ، سرامیک 2 را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Node Connections را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
برچسب | نام گره ها |
p1 | 1 |
p2 | 2 |
4 | قسمت Component Parameters را پیدا کنید . از لیست Specify ، خواص حرارتی و هندسی را انتخاب کنید . |
5 | از لیست مواد ، سرامیک 2 (mat3) را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن A ، pi*(2[cm])^2 را تایپ کنید . |
7 | در قسمت متن L ، d_ceram2 را تایپ کنید . |
ترمینال خارجی 1 (term1)
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Global کلیک کنید و External Terminal را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ترمینال خارجی ، بخش Node Connections را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن نام گره، 0 را تایپ کنید . |
ترمینال خارجی 2 (term2)
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Global کلیک کنید و External Terminal را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ترمینال خارجی ، بخش Node Connections را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن نام گره، 2 را تایپ کنید . |
انتقال حرارت در پوسته (HTLSH)
جامد 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 2 (comp2)>Heat Transfer in Shells (htlsh) روی Solid 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جامد ، بخش Layer Model را پیدا کنید . |
3 | از لیست نوع لایه ، General را انتخاب کنید . |
اتصال دهنده سیستم، رابط 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Lumped System Connector، Interface را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 1 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره Settings برای Lumped System Connector، Interface ، بخش Interface Selection را پیدا کنید . |
4 | از لیست اعمال به ، رابط برتر را انتخاب کنید . |
دما، رابط 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Temperature، Interface را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 1 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای دما، رابط ، قسمت انتخاب رابط را پیدا کنید . |
4 | از فهرست اعمال به ، رابط پایین را انتخاب کنید . |
اتصال دهنده سیستم، رابط 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Lumped System Connector، Interface را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 2 و 3 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره Settings برای Lumped System Connector، Interface ، بخش Interface Selection را پیدا کنید . |
4 | از فهرست اعمال به ، رابط پایین را انتخاب کنید . |
5 | قسمت ورودی های ترمینال را پیدا کنید . از لیست P ext ، External Terminal 2 (term2) (lts/term2) را انتخاب کنید . |
دما، رابط 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Temperature، Interface را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 2 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای دما، رابط ، قسمت انتخاب رابط را پیدا کنید . |
4 | از لیست اعمال به ، رابط برتر را انتخاب کنید . |
5 | قسمت دما را پیدا کنید . در قسمت متن T 0 ، T_hot را تایپ کنید . |
مش 2
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 2 (comp2) روی Mesh 2 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مش ، قسمت Physics-Controlled Mesh را پیدا کنید . |
3 | از فهرست اندازه عنصر ، Finer را انتخاب کنید . |
مطالعه 1
مرحله 1: ثابت
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش مطالعه 1 ، روی Step 1: Stationary کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Stationary ، بخش Physics and Variables Selection را پیدا کنید . |
3 | در جدول، کادرهای حل برای انتقال حرارت در پوسته (htlsh) و سیستم حرارتی توده (lts) را پاک کنید . |
اضافه کردن مطالعه
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study باز شود . |
2 | به پنجره Add Study بروید . |
3 | زیربخش مطالعات را پیدا کنید . در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Stationary را انتخاب کنید . |
4 | روی Add Study در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study بسته شود . |
مطالعه 2
مرحله 1: ثابت
1 | در پنجره تنظیمات برای Stationary ، بخش Physics and Variables Selection را پیدا کنید . |
2 | در جدول، کادر حل برای انتقال حرارت در جامدات ( ht ) را پاک کنید . |
مطالعه 1
در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی محاسبه کلیک کنید .
روی محاسبه کلیک کنید .مطالعه 2
روی محاسبه کلیک کنید .نتایج
خطوط همدما (ht)، دما (ht)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Results ، Ctrl را کلیک کنید تا Temperature (ht) و Isothermal Contours (ht) را انتخاب کنید . |
2 | کلیک راست کرده و Group را انتخاب کنید . |
رویکرد سه بعدی
در پنجره تنظیمات برای گروه ، 3D Approach را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید .
سطح
1 | در پنجره Model Builder ، گره Results>3D Approach>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 . |
4 | در نوار ابزار دما (ht) ، روی  Plot کلیک کنید . |
ایزورفیس
1 | در پنجره Model Builder ، گره Results>3D Approach>Isothermal Contours (ht) را گسترش دهید، سپس روی Isosurface کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Isosurface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | از لیست واحد ، degC را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار Isothermal Contours (ht) ، روی  Plot کلیک کنید . |
دما (htlsh)
در پنجره Model Builder ، در قسمت Results روی Temperature (htlsh) کلیک راست کرده و Group را انتخاب کنید .
رویکرد پوسته
در پنجره تنظیمات گروه ، Shell Approach را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید .
سطح
1 | در پنجره Model Builder ، گره Results>Shell Approach>Temperature (htlsh) 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 . |
خطوط همدما (htlsh)
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 3D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، خطوط همدما (htlsh) را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، Layered Material 1 را انتخاب کنید . |
ایزورفیس 1
1 | روی Isothermal Contours (htlsh) کلیک راست کرده و Isosurface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Isosurface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | از لیست واحد ، degC را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Levels را پیدا کنید . در قسمت متنی مجموع سطوح ، 10 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید .  روی تغییر جدول رنگ کلیک کنید . |
6 | در کادر محاوره ای Color Table ، Thermal>HeatCameraLight را در درخت انتخاب کنید. |
7 | روی OK کلیک کنید . |
مقایسه دما
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 3D Plot Group را انتخاب کنید . |
دستورالعمل های زیر را برای بازتولید نمودار شکل 3 دنبال کنید .
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، مقایسه دما را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
T (جامد)
1 | روی Temperature Comparison کلیک راست کرده و Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست مجموعه داده ، مطالعه 1/راه حل 1 (1) (sol1) را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت Label text، T (Solid) را تایپ کنید . |
5 | قسمت Expression را پیدا کنید . از لیست واحد ، degC را انتخاب کنید . |
6 | برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . از لیست نوع عنوان ، دستی را انتخاب کنید . |
7 | در قسمت متن عنوان ، Temperature krahasim (degC) را تایپ کنید . |
8 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید .  روی تغییر جدول رنگ کلیک کنید . |
9 | در کادر محاوره ای Color Table ، Thermal>HeatCameraLight را در درخت انتخاب کنید. |
10 | روی OK کلیک کنید . |
مقایسه دما
1 | در پنجره Model Builder ، روی مقایسه دما کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، برای گسترش بخش Plot Array کلیک کنید . |
3 | تیک گزینه Enable را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن padding نسبی ، 0.5 را تایپ کنید . |
T2 (پوسته)
1 | روی Temperature Comparison کلیک راست کرده و Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، T2 (Shells) را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، Layered Material 1 را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Expression را پیدا کنید . در قسمت Expression text، T2 را تایپ کنید . |
5 | از لیست واحد ، degC را انتخاب کنید . |
6 | قسمت عنوان را پیدا کنید . از لیست نوع عنوان ، هیچکدام را انتخاب کنید . |
7 | برای گسترش بخش Inherit Style کلیک کنید . از لیست Plot ، T (Solid) را انتخاب کنید . |
8 | در نوار ابزار مقایسه دما ، روی  Plot کلیک کنید . |
دستورالعمل های زیر را برای بازتولید نمودار شکل 4 دنبال کنید .
مشخصات دما
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، مشخصات دما را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . از لیست نوع عنوان ، دستی را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن عنوان ، مشخصات دما را تایپ کنید . |
5 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
6 | چک باکس x-axis label را انتخاب کنید . در فیلد متن مرتبط، Height (cm) را تایپ کنید . |
7 | کادر بررسی Flip the x- and y-axes را انتخاب کنید . |
8 | قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست موقعیت ، سمت چپ بالا را انتخاب کنید . |
نمودار خطی 1
1 | روی Temperature Profile کلیک راست کرده و Line Graph را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش Selection را پیدا کنید . |
3 |  روی Paste Selection کلیک کنید . |
4 | در کادر محاوره ای Paste Selection ، 15، 17، 19، 21 را در قسمت متن انتخاب تایپ کنید. |
5 | روی OK کلیک کنید . |
6 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
7 | در قسمت Expression text، z را تایپ کنید . |
8 | قسمت x-Axis Data را پیدا کنید . از لیست Parameter ، Expression را انتخاب کنید . |
9 | از لیست واحد ، degC را انتخاب کنید . |
10 | برای گسترش بخش Coloring and Style کلیک کنید . از لیست Width ، 2 را انتخاب کنید . |
11 | برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . تیک Show legends را انتخاب کنید . |
12 | از فهرست Legends ، Manual را انتخاب کنید . |
13 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
دما (رویکرد سه بعدی) |
مشخصات دما
در پنجره Model Builder ، روی Temperature Profile کلیک کنید .
از طریق ضخامت 1
1 | در نوار ابزار مشخصات دما ، روی  More Plots کلیک کنید و Through Thickness را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Through Thickness ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست مجموعه داده ، مطالعه 2/راه حل 2 (4) (sol2) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Selection را پیدا کنید .  روی Paste Selection کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره‌ای Paste Selection ، عدد 3 را در قسمت متن انتخاب تایپ کنید. |
6 | روی OK کلیک کنید . |
7 | در پنجره تنظیمات برای Through Thickness ، بخش x-Axis Data را پیدا کنید . |
8 | در قسمت Expression text، T2 را تایپ کنید . |
9 | از لیست واحد ، degC را انتخاب کنید . |
10 | برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . قسمت y-Axis Data را پیدا کنید . از لیست Parameter ، Expression را انتخاب کنید . |
11 | در قسمت متن Expression ، llmat1.th را تایپ کنید . |
12 | برای گسترش بخش Coloring and Style کلیک کنید . زیربخش Line style را پیدا کنید . از لیست Line ، هیچکدام را انتخاب کنید . |
13 | از لیست رنگ ، قرمز را انتخاب کنید . |
14 | زیربخش نشانگرهای خط را پیدا کنید . از لیست نشانگر ، ستاره را انتخاب کنید . |
15 | از لیست موقعیت یابی ، Interpolated را انتخاب کنید . |
16 | در قسمت متن شماره ، 15 را تایپ کنید . |
17 | برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . تیک Show legends را انتخاب کنید . |
18 | از فهرست Legends ، Manual را انتخاب کنید . |
19 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
دما (رویکرد پوسته) |
20 | برای گسترش بخش کیفیت کلیک کنید . |
از طریق ضخامت 2
1 | روی Through Thickness 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Through Thickness ، بخش Selection را پیدا کنید . |
3 | برای انتخاب دکمه ضامن  فعال کردن انتخاب کلیک کنید . |
4 | در لیست، 3 را انتخاب کنید . |
5 |  روی Clear Selection کلیک کنید . |
6 |  روی Paste Selection کلیک کنید . |
7 | در کادر محاوره‌ای Paste Selection ، 4 را در قسمت متن انتخاب تایپ کنید . |
8 | روی OK کلیک کنید . |
9 | در پنجره تنظیمات برای Through Thickness ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
10 | در قسمت متن Expression ، llmat1.th + 2[cm] را تایپ کنید . |
11 | قسمت Legends را پیدا کنید . تیک Show legends را پاک کنید . |
12 | در نوار ابزار مشخصات دما ، روی  Plot کلیک کنید . |
