عملکرد حرارتی ویندوز
معرفی
در طول طراحی یک ساختمان، مسائل زیست محیطی تاثیر قابل توجهی در کل پروژه پیدا کرده است. یکی از اولین نگرانی ها بهبود عملکرد حرارتی است. در این فرآیند، نرم افزارهای شبیه سازی ابزارهای کلیدی را برای مدل سازی تلفات حرارتی و عملکرد در ساختمان فراهم می کنند.
استاندارد بین المللی ISO 10077-2:2012 ( مرجع 1 ) به عملکرد حرارتی پنجره ها، درها و کرکره ها می پردازد. این مقادیر محاسبهشده ویژگیهای حرارتی پروفیلهای قاب را به منظور اعتبارسنجی یک نرمافزار شبیهسازی ارائه میکند.
COMSOL Multiphysics کل معیار را با موفقیت پشت سر گذاشت. این سند شش نمایه فریم ISO 10077-2:2012 را که فقط مربوط به ویندوز است، توضیح می دهد. سایر موارد تست از این استاندارد در برنامه های زیر موجود است:
• | عملکرد حرارتی کرکره های غلتکی |
• | تأثیر لعاب بر عملکرد حرارتی یک پنجره ![]() |
شکل 1: هندسه یکی از پنجره ها و نمای مقطع.
تعریف مدل
در هر مورد آزمایشی، یک بخش پنجره یک طرف داخلی گرم را از یک طرف خارجی سرد جدا می کند. در این کاربردها، لعاب سنتی با پانل عایق جایگزین می شود. پس از حل یک مدل، دو کمیت محاسبه شده و با مقادیر هنجاری مقایسه می شود:
• | هدایت حرارتی بین دو طرف داخلی و خارجی |
• | انتقال حرارتی قاب پنجره |
حفره های هوا
یک قاب پنجره حاوی حفره های زیادی است. هدف اطمینان از عایق حرارتی است. بر اساس استاندارد، حفره ها بسته به شکل و عرض شکافی که آنها را به محیط داخلی یا خارجی متصل می کند، به روش های مختلفی مدل سازی می شوند. حفره ها به سه نوع تقسیم می شوند:
• | حفره های بدون تهویه ، کاملاً بسته یا با شکافی با عرض حداکثر 2 میلی متر به بیرون یا داخل متصل می شوند. |
• | حفرههای کمی تهویهشونده ، که با شکافی بیشتر از 2 میلیمتر به بیرون یا داخل متصل میشوند، اما از 10 میلیمتر تجاوز نمیکنند. |
• | حفره های با تهویه مناسب ، مربوط به پیکربندی که توسط یکی از دو نوع قبلی پوشش داده نشده است |
در حفرههای بدون تهویه و کمی تهویه، نرخ جریان گرما با رسانایی حرارتی معادل k eq نشان داده میشود که شامل جریان گرما توسط رسانش، همرفت و تابش است و به هندسه حفره و مواد مجاور بستگی دارد. برای تعریف k eq به حفره مستطیلی بدون تهویه ، حفره های مستطیلی با تهویه کمی و حفره های غیر مستطیلی مراجعه کنید . این حفره ها به صراحت به عنوان دامنه در هندسه نشان داده می شوند.
در حفره هایی با تهویه مناسب، فرض بر این است که کل سطح حفره در معرض محیط داخلی یا خارجی قرار دارد. بنابراین، داخل این حفره ها به طور صریح به عنوان یک دامنه نشان داده نمی شود، و شرایط مرزی شار حرارتی همرفتی به جای آن بر روی سطح حفره اعمال می شود ( برای اطلاعات بیشتر به بخش شرایط مرزی زیر مراجعه کنید). شکل 8 را برای پیکربندی مثالی حاوی چنین حفره ای متصل به بیرون ببینید .
حفره مستطیلی بدون تهویه
برای یک حفره مستطیلی بدون تهویه، رسانایی حرارتی معادل به صورت زیر تعریف می شود:

که در آن d بعد حفره در جهت سرعت جریان گرما است و R مقاومت حرارتی حفره است که توسط:

که در آن h a ضریب انتقال حرارت همرفتی و h r ضریب انتقال حرارت تابشی است. این ضرایب به صورت زیر تعریف می شوند:


جایی که:
• | C 1 = 0.025 W/(m·K) |
• | C 2 = 0.73 W/(m 2 · K 4/3 ) |
• | Δ T حداکثر اختلاف دمای سطح در حفره است |
• | σ = 5.67·10 -8 W/(m2 · K4 ) ثابت استفان-بولتزمن است |
• | T m دمای متوسط در مرزهای حفره است |
• | E تابش بین سطحی است که توسط: |

• | ε1 و ε2 تابش های سطحی هستند (هر دو در این مدل برابر با 0.90 هستند ) |
• | F ضریب دید بخش مستطیل شکل است که توسط: |

• | d بعد حفره در جهت سرعت جریان گرما است |
• | b بعد حفره عمود بر جهت سرعت جریان گرما است |
حفره های مستطیلی کمی تهویه شده
برای یک حفره با تهویه کمی، رسانایی حرارتی معادل دو برابر یک حفره بدون تهویه با همان اندازه است.
حفره های غیر مستطیلی
حفره های غیر مستطیلی طبق قوانین تعریف شده در ISO 10077-2:2012 که در زیر ارائه شده است به حفره های مستطیلی با مساحت و نسبت ابعاد یکسان تبدیل می شوند. سپس، k eq به دنبال یکی از دو حالت مستطیلی قبلی ارزیابی می شود.

شکل 2: تبدیل حفره غیر مستطیلی.
شکل 2 یک حفره غیر مستطیلی به مساحت A را نشان می دهد . سپس، d و b عمق و عرض (مطابق با جهت جریان گرما) کوچکترین مستطیلی هستند که می تواند حاوی حفره غیر مستطیلیباشد . حفره مستطیلی معادل با اندازه b × d و مساحت A باید موارد زیر را برآورده کند:

بنابراین، b و d به صورت زیر داده می شوند:

شرایط مرزی
شرایط شار گرما برای ضلع های داخلی و خارجی توسط قانون خنک کننده نیوتن ارائه می شود:

که در آن T ext دمای بیرونی است ( T ext = T i = 20 درجه سانتی گراد برای سمت داخلی و T ext = T e = 0 درجه سانتی گراد برای سمت خارجی). این استاندارد مقاومت سطح حرارتی، Rs را که به ضریب انتقال حرارت، h مربوط می شود ، به شرح زیر تعریف می کند:

مقاومت سطح حرارتی داخلی و خارجی برابر نیست. علاوه بر این، در مرزهای متصل به سمت داخلی، مقاومت حرارتی افزایش یافته در لبه ها استفاده می شود. شکل 3 نحوه تعیین مرزها را در جایی که باید اعمال شود توضیح می دهد.

شکل 3: مرزهای محافظت شده.
اگر d بزرگتر از 30 میلی متر باشد، b روی 30 میلی متر تنظیم می شود. در غیر این صورت b = d انتخاب می شود. علاوه بر این، دو مرز به عنوان آدیاباتیک در نظر گرفته می شوند: مرز در تماس با دیوار و انتهای پانل عایق.
شرح شش برنامه کاربردی
شکل 4 تا شکل 9 هندسه هر برنامه را نشان می دهد اما تنها بخشی از پانل عایق نشان داده شده است. حفره های بدون تهویه دارای شماره قرمز هستند در حالی که حفره های دارای تهویه کمی دارای شماره سبز هستند. مرزهای با مقاومت حرارتی افزایش یافته با خطوط سیاه پررنگ نشان داده می شوند. مرزهای آدیاباتیک در تماس با دیوار با یک مستطیل راه راه نشان داده شده است.
کاربرد 1: قاب آلومینیومی با ترمال بریک
اولین کاربرد، هدایت گرما را در یک بخش قاب آلومینیومی با شکست حرارتی مطالعه می کند. ساختار قاب از آلومینیوم با رسانایی حرارتی بالا k 160 W/(m·K) ساخته شده است. چهار مانع ساخته شده از پلی آمید 6.6 با 25 درصد الیاف شیشه، ترمال بریک را تشکیل می دهند. آنها رسانایی حرارتی پایین 0.30 W/(m·K) دارند. واشر لاستیکی اتیلن پروپیلن دی ان مونومر (EPDM) نیز برای ضد آب بودن پنجره استفاده می شود. لاستیک EPDM دارای هدایت حرارتی 0.25 W/(m·K) است. پانل عایق دارای هدایت حرارتی بسیار پایین 0.035 W/(m·K) است.
این قاب به حفرههای زیادی تقسیم میشود: بیشتر آنها (با شمارههای قرمز از 1 تا 9 در شکل 4 ) به عنوان حفرههای بدون تهویه در نظر گرفته میشوند زیرا به بیرون متصل نیستند. یک حفره به بیرون متصل است. طبق استاندارد، این حفره به دلیل شکاف داخلی 2 میلی متری به دو “زیر حفره” بریده می شود. حفره اول (با شماره قرمز 10 در شکل 4 ) به عنوان حفره بدون تهویه و حفره دوم (با شماره سبز 1 در شکل 4 ) به عنوان یک حفره کمی تهویه شده در نظر گرفته می شود .

شکل 4: هندسه پنجره اول.
کاربرد 2: قاب چوبی با روکش آلومینیومی
کاربرد دوم هدایت گرما را در بخش قاب چوبی با روکش آلومینیومی مطالعه می کند. این قاب از دو بلوک چوبی با رسانایی حرارتی 0.13 W/(m·K) ساخته شده است. در قسمت خارجی، یک بلوک چوبی توسط ساختار آلومینیومی پوشانده شده است که رسانایی حرارتی بالایی دارد. این برنامه شامل واشرهای EPDM نیز می باشد.
همه حفره ها به عنوان حفره های بدون تهویه در نظر گرفته می شوند زیرا یا بسته شده اند یا توسط شکافی به عرض 2 میلی متر به بیرون متصل می شوند.

شکل 5: هندسه پنجره دوم.
کاربرد 3: قاب پی وی سی با تقویت فولادی
کاربرد سوم، هدایت گرما را در بخش قاب PVC با تقویتکننده فولادی مطالعه میکند. ساختار اصلی قاب از PVC ساخته شده است که دارای رسانایی حرارتی 0.17 W/(m·K) است. دو آرماتور ساخته شده از فولاد نیز وجود دارد. فولاد دارای رسانایی حرارتی بالا 50 W/(m·K) است. واشرهای EPDM استفاده می شود.
حفره های هوا همگی به طور کامل بسته می شوند یا توسط شکافی با عرض بیش از 2 میلی متر به بیرون متصل می شوند. بنابراین آنها به عنوان حفره های بدون تهویه در نظر گرفته می شوند .

شکل 6: هندسه پنجره سوم.
کاربرد 4: پنجره سقفی
کاربرد چهارم رسانش گرما را در بخش قاب پنجره سقف مطالعه می کند. قسمت اصلی قاب از دو بلوک چوبی نرم ساخته شده است. قسمت داخلی روکش آلومینیومی است و واشرهای EPDM نیز وجود دارد.
سه حفره هوا به بیرون متصل نمی شوند یا فقط با یک شکاف با عرض کمتر از 2 میلی متر متصل می شوند. آنها بدون تهویه در نظر گرفته می شوند . چهار حفره هوای دیگر به عنوان حفره های کمی تهویه شده در نظر گرفته می شوند .

شکل 7: هندسه پنجره چهارم.
برنامه 5: پنجره کشویی
کاربرد پنجم، هدایت گرما را در بخش قاب پنجره کشویی مطالعه می کند. این قاب دارای ساختار آلومینیومی با هدایت حرارتی بالا است. برخی از ترمال بریک ها از پلی اورتان سفت و سخت (PU)، پلی آمید و موهر پلی استر ساخته شده اند. رسانایی حرارتی آنها به ترتیب 0.25 W/(m·K)، 0.25 W/(m·K) و 0.14 W/(m·K) است. همچنین تعدادی واشر EPDM برای ضد آب بودن پنجره وجود دارد.
چهار حفره هوا کاملاً بسته هستند و دو حفره دیگر توسط یک شکاف عرضی 2 میلی متری به بیرون متصل شده اند. طبق استاندارد، آنها به عنوان حفره های بدون تهویه در نظر گرفته می شوند . یک حفره به عنوان یک حفره با تهویه کمی در نظر گرفته می شود زیرا توسط یک شکاف بزرگتر 6 میلی متری به بیرون متصل می شود. علاوه بر این، آخرین حفره به خوبی تهویه می شود زیرا با شکافی به عرض 15 میلی متر به بیرون متصل می شود.

شکل 8: هندسه پنجره پنجم.
کاربرد 6: قاب پی وی سی
کاربرد ششم هدایت گرما را در یک بخش قاب پی وی سی ثابت مطالعه می کند. پلی آمید با هدایت حرارتی 0.25 W/(m·K) استفاده می شود. همچنین تعدادی واشر EPDM برای ضد آب بودن پنجره وجود دارد.
در این اپلیکیشن هفت حفره بسته وجود دارد. آنها بدون تهویه در نظر گرفته می شوند . علاوه بر این، یک حفره با شکافی به عرض 3 میلی متر به بیرون متصل می شود، بنابراین کمی تهویه می شود .

شکل 9: هندسه پنجره ششم.
نتایج و بحث
پروفایل های دما
پروفیل های دما برای هر برنامه در شکل 10 تا شکل 15 نشان داده شده است .

شکل 10: توزیع دما در قاب آلومینیومی با ترمال بریک.

شکل 11: توزیع دما در قاب چوبی با روکش آلومینیومی.

شکل 12: توزیع دما در قاب پی وی سی با آرماتور فولادی.

شکل 13: توزیع دما در پنجره سقف.

شکل 14: توزیع دما در پنجره کشویی.

شکل 15: توزیع دما در قاب PVC.
مقادیر مورد علاقه
مقادیر مورد علاقه به شرح زیر است:
• | رسانایی حرارتی کل بخش L 2D توسط: |


• | انتقال حرارتی قاب U f توسط: |

که در آن b p عرض قابل مشاهده پانل است که بر حسب متر بیان می شود، b f عرض پیش بینی شده بخش قاب است که بر حسب متر بیان می شود، و U p انتقال حرارتی ناحیه مرکزی پانل است که بر حسب W/(m2 · بیان می شود . ک).
جدول 1 تا جدول 6 نتایج عددی COMSOL Multiphysics را با مقادیر مورد انتظار ارائه شده توسط ISO 10077-2:2012 مقایسه می کند.
جدول 1: مقایسه بین مقادیر مورد انتظار و محاسبه شده مقادیر در برنامه 1.
تعداد | ارزش مورد انتظار | مقدار محاسبه شده | خطای مربوطه |
L 2D (W/(m·K)) | 0.550 | 0.557 | 1.27٪ |
U f (W/(m 2 K)) | 3.22 | 3.30 | 2.48٪ |
جدول 2: مقایسه بین مقادیر مورد انتظار و محاسبه شده مقادیر در برنامه 2.
تعداد | ارزش مورد انتظار | مقدار محاسبه شده | خطای مربوطه |
L 2D (W/(m·K)) | 0.263 | 0.265 | 0.76٪ |
U f (W/(m 2 K)) | 1.44 | 1.47 | 2.1٪ |
جدول 3: مقایسه بین مقادیر مورد انتظار و محاسبه شده مقادیر در برنامه 3.
L2D (W/(M·K)) | ارزش مورد انتظار | مقدار محاسبه شده | خطای مربوطه |
L 2D (W/(m·K)) | 0.424 | 0.428 | 0.94٪ |
U f (W/(m 2 K)) | 2.07 | 2.13 | 2.9٪ |
جدول 4: مقایسه بین مقادیر مورد انتظار و محاسبه شده مقادیر در برنامه 4.
L2D (W/(M·K)) | ارزش مورد انتظار | مقدار محاسبه شده | خطای مربوطه |
L 2D (W/(m·K)) | 0.408 | 0.412 | 0.98٪ |
U f (W/(m 2 K)) | 2.08 | 2.17 | 4.3٪ |
جدول 5: مقایسه بین مقادیر مورد انتظار و محاسبه شده مقادیر در برنامه 5.
L2D (W/(M·K)) | ارزش مورد انتظار | مقدار محاسبه شده | خطای مربوطه |
L 2D (W/(m·K)) | 0.659 | 0.662 | 0.45٪ |
U f (W/(m 2 K)) | 4.67 | 4.71 | 0.85٪ |
جدول 6: مقایسه بین مقادیر مورد انتظار و محاسبه شده مقادیر در برنامه 6.
L2D (W/(M·K)) | ارزش مورد انتظار | مقدار محاسبه شده | خطای مربوطه |
L 2D (W/(m·K)) | 0.285 | 0.284 | 0.35٪ |
U f (W/(m 2 K)) | 1.31 | 1.35 | 3.1٪ |
حداکثر اختلاف مجاز برای گذراندن این مورد آزمایشی 3٪ برای رسانایی حرارتی و 5٪ برای انتقال حرارت است. مقادیر اندازه گیری شده کاملاً منسجم هستند و معیارهای اعتبار سنجی را برآورده می کنند.
ارجاع
1. کمیته اروپایی استاندارد، ISO 10077-2:2012، عملکرد حرارتی پنجره ها، درها و کرکره ها – محاسبه انتقال حرارتی – قسمت 2: روش عددی برای قاب ها ، 2012.
مسیر کتابخانه برنامه: Heat_Transfer_Module/Buildings_and_Constructions/windows_thermal_performances
دستورالعمل های مدل سازی
ریشه
با باز کردن فایل آماده شده زیر شروع کنید. در حال حاضر شامل تعاریف جهانی، هندسه، متغیرهای محلی، انتخاب ها، عملگرها و خواص مواد است.
کتابخانه های کاربردی
1 | از منوی File ، Application Libraries را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Application Libraries ، Heat Transfer Module>Buildings and Constructions>windows_thermal_performances_preset را در درخت انتخاب کنید. |
3 | ![]() |
پنجره اول (COMP1)

پنجره اول
پنجره اول (COMP1)
در پنجره Model Builder ، گره First Window (comp1) را گسترش دهید .
تعاریف (COMP1)
متغیرهای 1
رسانایی حرارتی بخش برای قسمت پس پردازش را به صورت زیر تعریف کنید.
1 | در پنجره Model Builder ، گره First Window (comp1)>Definitions را گسترش دهید ، سپس روی Variables 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای متغیرها ، بخش متغیرها را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | واحد | شرح |
L2D | int_internal(ht.ntflux/(Te-Ti)) | W/(m·K) | هدایت حرارتی قاب |
توجه داشته باشید که از آنجایی که مرزهای متصل به دیوار و انتهای پانل عایق آدیاباتیک در نظر گرفته می شوند، نرخ جریان گرما از طریق مرزهای داخلی و خارجی برابر است (در مقادیر مطلق).
4 | در پنجره Model Builder ، گره First Window (comp1)>Definitions را جمع کنید . |
انتقال حرارت در جامدات و سیالات (HT)
مایع 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Heat Transfer in Solids and Fluids (ht) را گسترش دهید ، سپس روی Fluid 1 کلیک کنید . |
2 | فقط دامنه های 2، 5، 6، 10، 12، 14، 15، 17، 18، 20 و 21 را انتخاب کنید. |
شار حرارتی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای شار گرما ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از فهرست انتخاب ، Exterior Side را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Heat Flux را پیدا کنید . از لیست نوع شار ، شار حرارتی همرفتی را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن h ، 1/Rse را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن T ، Te را تایپ کنید . |
شار حرارتی 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای شار گرما ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، سمت داخلی ( محدوده مسطح) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Heat Flux را پیدا کنید . از لیست نوع شار ، شار حرارتی همرفتی را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن h ، 1/Rsi_n را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن T ، Ti را تایپ کنید . |
شار حرارتی 3
1 | در نوار ابزار Physics ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای شار گرما ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، سمت داخلی ( منطقه گوشه) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Heat Flux را پیدا کنید . از لیست نوع شار ، شار حرارتی همرفتی را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن h ، 1/Rsi_p را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن T ، Ti را تایپ کنید . |
7 | در پنجره Model Builder ، گره انتقال حرارت در جامدات و سیالات (ht) را جمع کنید . |
مطالعه 1
برای محاسبه رسانایی حرارتی بخش، سرعت جریان گرما از طریق قسمت داخلی (یا خارجی) بخش باید تعیین شود. برای داشتن دقت کافی روی این مقدار، تحمل نسبی پیشفرض حلکننده قبلاً به 10-6 تغییر یافته است . برای دسترسی به این مقدار، گره Solver 1 را گسترش داده و بر روی گره Stationary Solver 1 کلیک کنید . در پنجره تنظیمات حل کننده ثابت ، قسمت General را پیدا کنید .
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، ![]() |
نتایج
دما (ht)
یک گره ارزیابی جهانی به منظور محاسبه رسانایی حرارتی بخش و انتقال حرارتی قاب اضافه شده است.
رسانایی حرارتی بخش (L2D) 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Results>Derived Values را گسترش دهید . |
2 | روی Results>Derived Values کلیک راست کرده و Global Evaluation را انتخاب کنید . |
3 | در پنجره تنظیمات برای ارزیابی جهانی ، رسانایی حرارتی بخش (L2D) 1 را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
4 | قسمت Expressions را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
L2D | W/(m*K) | هدایت حرارتی بخش (L2D) |
(L2D-Up*pvl)/f_wtot | W/(m^2*K) | انتقال حرارتی قاب (Uf) |
5 | ![]() |
جدول
1 | به پنجره Table بروید . |
نتایج باید نزدیک به مقادیر مورد انتظار در جدول 1 باشد .
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 . |
4 | در نوار ابزار دما (ht) ، روی ![]() |
گروه نمودار فعلی توزیع دما را نشان می دهد. با شکل 10 مقایسه کنید .
همین روش شبیه سازی بر روی پنج معیار دیگر اعمال می شود. دستورالعمل های زیر مراحل دستیابی به محاسبات را شرح می دهد.
پنجره اول (COMP1)
در پنجره Model Builder ، گره First Window (comp1) را جمع کنید .
پنجره دوم
پنجره دوم (COMP2)
در پنجره Model Builder ، گره Second Window (comp2) را گسترش دهید .
تعاریف (COMP2)
متغیرهای 2
1 | در پنجره Model Builder ، گره Second Window (comp2)>Definitions را گسترش دهید ، سپس روی Variables 2 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای متغیرها ، بخش متغیرها را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | واحد | شرح |
L2D | int_internal(ht2.ntflux/(Te-Ti)) | W/(m·K) | هدایت حرارتی قاب |
4 | در پنجره Model Builder ، گره Second Window (comp2)>Definitions را جمع کنید . |
انتقال حرارت در جامدات و سیالات 2 (HT2)
مایع 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Heat Transfer in Solids and Fluids 2 (ht2) را گسترش دهید ، سپس روی Fluid 1 کلیک کنید . |
2 | فقط دامنه های 2، 6، 8-10 و 14 را انتخاب کنید. |
شار حرارتی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای شار گرما ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از فهرست انتخاب ، Exterior Side را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Heat Flux را پیدا کنید . از لیست نوع شار ، شار حرارتی همرفتی را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن h ، 1/Rse را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن T ، Te را تایپ کنید . |
شار حرارتی 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای شار گرما ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، سمت داخلی ( محدوده مسطح) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Heat Flux را پیدا کنید . از لیست نوع شار ، شار حرارتی همرفتی را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن h ، 1/Rsi_n را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن T ، Ti را تایپ کنید . |
شار حرارتی 3
1 | در نوار ابزار Physics ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای شار گرما ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، سمت داخلی ( منطقه گوشه) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Heat Flux را پیدا کنید . از لیست نوع شار ، شار حرارتی همرفتی را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن h ، 1/Rsi_p را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن T ، Ti را تایپ کنید . |
7 | در پنجره Model Builder ، گره Heat Transfer in Solids and Fluids 2 (ht2) را جمع کنید . |
مطالعه 2
در نوار ابزار صفحه اصلی ،
روی محاسبه کلیک کنید .

نتایج
یک گره ارزیابی جهانی به منظور محاسبه رسانایی حرارتی بخش و انتقال حرارتی قاب اضافه شده است.
رسانایی حرارتی بخش (L2D) 2
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی ارزیابی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای ارزیابی جهانی ، رسانایی حرارتی بخش (L2D) 2 را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست مجموعه داده ، مطالعه 2/راه حل 2 (8) (sol2) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Expressions را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
L2D | W/(m*K) | هدایت حرارتی بخش (L2D) |
(L2D-Up*pvl)/f_wtot | W/(m^2*K) | انتقال حرارتی قاب (Uf) |
5 | ![]() |
جدول
1 | به پنجره Table بروید . |
نتایج باید نزدیک به مقادیر مورد انتظار در جدول 2 باشد .
نتایج
سطح
1 | در پنجره Model Builder ، گره Results>Temperature (ht2) 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 (ht2) ، روی ![]() |
گروه نمودار فعلی توزیع دما را نشان می دهد. با شکل 11 مقایسه کنید .
پنجره دوم (COMP2)
در پنجره Model Builder ، گره Second Window (comp2) را جمع کنید .
پنجره سوم
پنجره سوم (COMP3)
در پنجره Model Builder ، گره پنجره سوم (comp3) را گسترش دهید .
تعاریف (COMP3)
متغیرها 3
1 | در پنجره Model Builder ، گره Third Window (comp3)>Definitions را گسترش دهید ، سپس روی Variables 3 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای متغیرها ، بخش متغیرها را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | واحد | شرح |
L2D | int_internal(ht3.ntflux/(Te-Ti)) | W/(m·K) | هدایت حرارتی قاب |
4 | در پنجره Model Builder ، گره پنجره سوم (comp3)>Definitions را جمع کنید . |
انتقال حرارت در جامدات و سیالات 3 (HT3)
مایع 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Heat Transfer in Solids and Fluids 3 (ht3) را گسترش دهید ، سپس روی Fluid 1 کلیک کنید . |
2 | فقط دامنه های 2-5، 9، 10، 12، 13 و 15-18 را انتخاب کنید. |
شار حرارتی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای شار گرما ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از فهرست انتخاب ، Exterior Side را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Heat Flux را پیدا کنید . از لیست نوع شار ، شار حرارتی همرفتی را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن h ، 1/Rse را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن T ، Te را تایپ کنید . |
شار حرارتی 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای شار گرما ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، سمت داخلی ( محدوده مسطح) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Heat Flux را پیدا کنید . از لیست نوع شار ، شار حرارتی همرفتی را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن h ، 1/Rsi_n را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن T ، Ti را تایپ کنید . |
شار حرارتی 3
1 | در نوار ابزار Physics ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای شار گرما ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، سمت داخلی ( منطقه گوشه) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Heat Flux را پیدا کنید . از لیست نوع شار ، شار حرارتی همرفتی را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن h ، 1/Rsi_p را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن T ، Ti را تایپ کنید . |
7 | در پنجره Model Builder ، گره Heat Transfer in Solids and Fluids 3 (ht3) را جمع کنید . |
تنظیمات مش پیشفرض را برای بهبود وضوح مش در مناطق باریک ویرایش کنید.
مش 3
اندازه
1 | در پنجره Model Builder ، در پنجره سوم (comp3) روی Mesh 3 کلیک راست کرده و Edit Physics-Induced Sequence را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، کلیک کنید تا بخش پارامترهای اندازه عنصر گسترش یابد . |
3 | در قسمت متن Resolution of narrow regions ، 2 را تایپ کنید . |
4 | در پنجره Model Builder ، گره Mesh 3 را جمع کنید . |
مطالعه 3
در نوار ابزار صفحه اصلی ،
روی محاسبه کلیک کنید .

نتایج
یک گره ارزیابی جهانی به منظور محاسبه رسانایی حرارتی بخش و انتقال حرارتی قاب اضافه شده است.
رسانایی حرارتی بخش (L2D) 3
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی ارزیابی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای ارزیابی جهانی ، رسانایی حرارتی بخش (L2D) 3 را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از فهرست مجموعه داده ، مطالعه 3/راه حل 3 (15) (sol3) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Expressions را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
L2D | W/(m*K) | هدایت حرارتی بخش (L2D) |
(L2D-Up*pvl)/f_wtot | W/(m^2*K) | انتقال حرارتی قاب (Uf) |
5 | ![]() |
جدول
1 | به پنجره Table بروید . |
نتایج باید نزدیک به مقادیر مورد انتظار در جدول 3 باشد .
نتایج
سطح
1 | در پنجره Model Builder ، گره Results>Temperature (ht3) 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 (ht3) ، روی ![]() |
گروه نمودار فعلی توزیع دما را نشان می دهد. با شکل 12 مقایسه کنید .
پنجره سوم (COMP3)
در پنجره Model Builder ، گره پنجره سوم (comp3) را جمع کنید .
پنجره چهارم
پنجره چهارم (COMP4)
در پنجره Model Builder ، گره چهارم پنجره (comp4) را گسترش دهید .
تعاریف (COMP4)
متغیرهای 4
1 | در پنجره Model Builder ، گره Fourth Window (comp4)>Definitions را گسترش دهید ، سپس روی Variables 4 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای متغیرها ، بخش متغیرها را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | واحد | شرح |
L2D | int_internal(ht4.ntflux/(Te-Ti)) | W/(m·K) | هدایت حرارتی قاب |
4 | در پنجره Model Builder ، گره چهارم پنجره (comp4)>Definitions را جمع کنید . |
روش دیگر برای بهبود دقت راه حل استفاده از عناصر درجه دوم برای گسسته سازی میدان دما است. المانهای مرتبه دوم بهویژه برای مدلهای رسانا محض مانند مدلهایی که در اینجا مورد مطالعه قرار گرفتهاند، کارآمد هستند.
انتقال حرارت در جامدات و سیالات 4 (HT4)
1 | در پنجره Model Builder ، در پنجره چهارم (comp4) روی انتقال حرارت در جامدات و سیالات 4 (ht4) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای انتقال حرارت در جامدات و سیالات ، کلیک کنید تا بخش گسسته سازی گسترش یابد . |
3 | از لیست دما ، لاگرانژ درجه دوم را انتخاب کنید . |
مایع 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Heat Transfer in Solids and Fluids 4 (ht4) را گسترش دهید ، سپس روی Fluid 1 کلیک کنید . |
2 | فقط دامنه های 2، 4، 7، 10، 12، 13 و 15 را انتخاب کنید. |
شار حرارتی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای شار گرما ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از فهرست انتخاب ، Exterior Side را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Heat Flux را پیدا کنید . از لیست نوع شار ، شار حرارتی همرفتی را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن h ، 1/Rse را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن T ، Te را تایپ کنید . |
شار حرارتی 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای شار گرما ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، سمت داخلی ( محدوده مسطح) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Heat Flux را پیدا کنید . از لیست نوع شار ، شار حرارتی همرفتی را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن h ، 1/Rsi_n را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن T ، Ti را تایپ کنید . |
شار حرارتی 3
1 | در نوار ابزار Physics ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای شار گرما ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، سمت داخلی ( منطقه گوشه) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Heat Flux را پیدا کنید . از لیست نوع شار ، شار حرارتی همرفتی را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن h ، 1/Rsi_p را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن T ، Ti را تایپ کنید . |
7 | در پنجره Model Builder ، گره Heat Transfer in Solids and Fluids 4 (ht4) را جمع کنید . |
تنظیمات مش پیشفرض را برای بهبود وضوح مش در مناطق باریک ویرایش کنید.
مش 4
اندازه
1 | در پنجره Model Builder ، در پنجره چهارم (comp4) روی Mesh 4 کلیک راست کرده و Edit Physics-Induced Sequence را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت پارامترهای اندازه عنصر را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Resolution of narrow regions ، 2 را تایپ کنید . |
4 | در پنجره Model Builder ، گره Mesh 4 را جمع کنید . |
مطالعه 4
در نوار ابزار صفحه اصلی ،
روی محاسبه کلیک کنید .

نتایج
یک گره ارزیابی جهانی به منظور محاسبه رسانایی حرارتی بخش و انتقال حرارتی قاب اضافه شده است.
رسانایی حرارتی بخش (L2D) 4
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی ارزیابی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای ارزیابی جهانی ، رسانایی حرارتی بخش (L2D) 4 را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست مجموعه داده ، مطالعه 4/راه حل 4 (22) (sol4) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Expressions را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
L2D | W/(m*K) | هدایت حرارتی بخش (L2D) |
(L2D-Up*pvl)/f_wtot | W/(m^2*K) | انتقال حرارتی قاب (Uf) |
5 | ![]() |
جدول
1 | به پنجره Table بروید . |
نتایج باید نزدیک به مقادیر مورد انتظار در جدول 4 باشد .
نتایج
سطح
1 | در پنجره Model Builder ، گره Results>Temperature (ht4) 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 (ht4) ، روی ![]() |
گروه نمودار فعلی توزیع دما را نشان می دهد. با شکل 13 مقایسه کنید .
پنجره چهارم (COMP4)
در پنجره Model Builder ، گره چهارم پنجره (comp4) را جمع کنید .
پنجره پنجم
پنجره پنجم (COMP5)
در پنجره Model Builder ، گره پنجمین پنجره (comp5) را گسترش دهید .
تعاریف (COMP5)
متغیرهای 5
1 | در پنجره Model Builder ، گره Fifth Window (comp5)>Definitions را گسترش دهید ، سپس روی Variables 5 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای متغیرها ، بخش متغیرها را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | واحد | شرح |
L2D | int_internal(ht5.ntflux/(Te-Ti)) | W/(m·K) | هدایت حرارتی قاب |
4 | در پنجره Model Builder ، گره پنجم پنجره (comp5)>Definitions را جمع کنید . |
انتقال حرارت در جامدات و سیالات 5 (HT5)
مایع 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Heat Transfer in Solids and Fluids 5 (ht5) را گسترش دهید ، سپس روی Fluid 1 کلیک کنید . |
2 | فقط دامنه های 2، 5، 6، 8، 14، 15 و 17 را انتخاب کنید. |
شار حرارتی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای شار گرما ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از فهرست انتخاب ، Exterior Side را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Heat Flux را پیدا کنید . از لیست نوع شار ، شار حرارتی همرفتی را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن h ، 1/Rse را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن T ، Te را تایپ کنید . |
شار حرارتی 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای شار گرما ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، سمت داخلی ( محدوده مسطح) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Heat Flux را پیدا کنید . از لیست نوع شار ، شار حرارتی همرفتی را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن h ، 1/Rsi_n را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن T ، Ti را تایپ کنید . |
شار حرارتی 3
1 | در نوار ابزار Physics ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای شار گرما ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، سمت داخلی ( منطقه گوشه) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Heat Flux را پیدا کنید . از لیست نوع شار ، شار حرارتی همرفتی را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن h ، 1/Rsi_p را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن T ، Ti را تایپ کنید . |
7 | در پنجره Model Builder ، گره Heat Transfer in Solids and Fluids 5 (ht5) را جمع کنید . |
مطالعه 5
در نوار ابزار صفحه اصلی ،
روی محاسبه کلیک کنید .

نتایج
یک گره ارزیابی جهانی به منظور محاسبه رسانایی حرارتی بخش و انتقال حرارتی قاب اضافه شده است.
رسانایی حرارتی بخش (L2D) 5
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی ارزیابی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای ارزیابی جهانی ، رسانایی حرارتی بخش (L2D) 5 را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از فهرست مجموعه داده ، مطالعه 5/راه حل 5 (29) (sol5) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Expressions را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
L2D | W/(m*K) | هدایت حرارتی بخش (L2D) |
(L2D-Up*pvl)/f_wtot | W/(m^2*K) | انتقال حرارتی قاب (Uf) |
5 | ![]() |
جدول
1 | به پنجره Table بروید . |
نتایج باید نزدیک به مقادیر مورد انتظار در جدول 5 باشد .
نتایج
سطح
1 | در پنجره Model Builder ، گره Results>Temperature (ht5) 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 (ht5) ، روی ![]() |
گروه نمودار فعلی توزیع دما را نشان می دهد. با شکل 14 مقایسه کنید .
پنجره پنجم (COMP5)
در پنجره Model Builder ، گره پنجم پنجره (comp5) را جمع کنید .
پنجره ششم
پنجره ششم (COMP6)
در پنجره Model Builder ، گره ششم پنجره (comp6) را گسترش دهید .
تعاریف (COMP6)
متغیرهای 6
1 | در پنجره Model Builder ، گره Sixth Window (comp6)>Definitions را گسترش دهید ، سپس روی Variables 6 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای متغیرها ، بخش متغیرها را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | واحد | شرح |
L2D | int_internal(ht6.ntflux/(Te-Ti)) | W/(m·K) | هدایت حرارتی قاب |
4 | در پنجره Model Builder ، گره Sixth Window (comp6)>Definitions را جمع کنید . |
انتقال حرارت در جامدات و سیالات 6 (HT6)
مایع 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Heat Transfer in Solids and Fluids 6 (ht6) را گسترش دهید ، سپس روی Fluid 1 کلیک کنید . |
2 | فقط دامنه های 2-7، 9 و 10 را انتخاب کنید. |
شار حرارتی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای شار گرما ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از فهرست انتخاب ، Exterior Side را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Heat Flux را پیدا کنید . از لیست نوع شار ، شار حرارتی همرفتی را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن h ، 1/Rse را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن T ، Te را تایپ کنید . |
شار حرارتی 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای شار گرما ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، سمت داخلی ( محدوده مسطح) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Heat Flux را پیدا کنید . از لیست نوع شار ، شار حرارتی همرفتی را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن h ، 1/Rsi_n را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن T ، Ti را تایپ کنید . |
شار حرارتی 3
1 | در نوار ابزار Physics ، روی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای شار گرما ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، Internal (Corner Area) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Heat Flux را پیدا کنید . از لیست نوع شار ، شار حرارتی همرفتی را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن h ، 1/Rsi_p را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن T ، Ti را تایپ کنید . |
7 | در پنجره Model Builder ، گره Heat Transfer in Solids and Fluids 6 (ht6) را جمع کنید . |
مطالعه 6
در نوار ابزار صفحه اصلی ،
روی محاسبه کلیک کنید .

نتایج
یک گره ارزیابی جهانی به منظور محاسبه رسانایی حرارتی بخش و انتقال حرارتی قاب اضافه شده است.
رسانایی حرارتی بخش (L2D) 6
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی ارزیابی ![]() |
2 | در پنجره تنظیمات برای ارزیابی جهانی ، رسانایی حرارتی بخش (L2D) 6 را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از فهرست مجموعه داده ، مطالعه 6/راه حل 6 (36) (sol6) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Expressions را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
L2D | W/(m*K) | هدایت حرارتی بخش (L2D) |
(L2D-Up*pvl)/f_wtot | W/(m^2*K) | انتقال حرارتی قاب (Uf) |
5 | ![]() |
جدول
1 | به پنجره Table بروید . |
نتایج باید نزدیک به مقادیر مورد انتظار در جدول 6 باشد .
نتایج
سطح
1 | در پنجره Model Builder ، گره Results>Temperature (ht6) 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 (ht6) ، روی ![]() |
گروه نمودار فعلی توزیع دما را نشان می دهد. با شکل 15 مقایسه کنید .