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传热模块更新
COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“传热模块”的用户新增了用于航天器热分析的建模工具,用于定义共享表面或表面对表面之间的连续性条件的多物理场耦合,以及全新的用于定义表面对表面辐射模型的工具。请阅读以下内容,进一步了解“传热模块”的各项更新。
航天器热分析
新的轨道热载荷 接口提供了预置特征用于模拟航天器上的辐射载荷,专用于绕地球运行的卫星受到的太阳和地球辐射。您可以使用此特征来包含航天器的辐射属性、轨道和方向、轨道机动和行星属性,经过计算并生成结果后,可以显示直接太阳辐射、反照率和行星红外通量,以及航天器不同部件之间的辐射传热。通过将此接口与传热接口结合使用,可以分析航天器固体部分的热传导情况。您可以在以下新模型中查看此特征的应用演示:
壳和域之间的热连接器
新的热连接 多物理场耦合用于定义两个温度场之间的连续性条件,分别由域传热接口和壳传热 接口进行计算。您可以在两个接口共享的边界,或者彼此相对的两个边界上设置此条件。连接器可用于通过边相互接触的壳、域界面共享的边界,或是域界面中面向其他边界的边界。这种多物理场耦合极大地简化了模型中域和壳接口之间的耦合。您可以在现有的叠片式散热器模型和以下新的教学案例中查看此特征的应用演示:
- thermal_connection_by_edges
- thermal_connection_by_facing_boundary
- thermal_connection_by_shared\boundaries
表面对表面辐射模型的验证工具
新版本提供了辅助定义表面对表面辐射模型的新工具。在模型设置过程中,现在将会把发射辐射方向显示在图形 窗口中,用不透明度控制 选项和灰色表面模型的符号表示。出现意外配置时,会显示警告符号。此外,在角系数计算过程中,可以选择进行验证以检测不一致的拓扑结构。这些工具可以大幅降低出现错误模型定义的风险,对于大型和复杂的几何构型尤其如此。您可以在新的表面对表面辐射的拓扑验证模型和以下现有模型中查看这些更新:
- cavity_radiation
- chip_cooling
- heat_sink_surface_radiation
- inline_induction_heater
- light_bulb
- parallel_plates_diffuse_specular_ray_shooting
- parasol
- potcore_inductor
- thermal_annealing
- tpv_cell
- view_factor
- petzval_lens_stop_analysis_with_surface_-_to_-_surface_radiation
表面对表面辐射的功能改进
射线发射法已得到改进,现在即使采用粗化分辨率来计算角系数,也能检测到小表面。将该方法与分辨率自适应相结合,可以通过最佳射线数量来提高角系数精度。除此之外,对于所有角系数计算方法来说,用于定义变量和方程的表达式现在都已经过预处理,使其可读性得到了提高,并且在装配步骤中的计算速度也有所加快。以下模型演示了这些新的功能改进:
- cavity_radiation
- chip_cooling
- heat_sink_surface_radiation
- inline_induction_heater
- light_bulb
- parallel_plates_diffuse_specular_ray_shooting
- parasol
- potcore_inductor
- thermal_annealing
- tpv_cell
- view_factor
- petzval_lens_stop_analysis_with_surface_-_to_-_surface_radiation
注量率
在表面对表面辐射 接口中,现在可以添加注量率计算 节点,以选择必须计算注量率的域。注量率用于表示空间中的一个小物体所受到的辐射照射量(单位时间单位面积的辐射量)。比如,当您想要检查水净化反应器中的紫外线照射时,这个新特征非常有用。您可以在环形紫外反应器,透明水模型中查看这一新特征的功能演示。
气候数据:ASHRAE 2021
用户可以从定义 > 共享属性 下的环境属性 节点定义温度、湿度、沉淀和太阳辐射等环境属性。例如,除了可以添加用户定义的气象数据以外,您还可以参考“美国采暖、制冷与空调工程师学会”(ASHRAE) 提供的手册,计算每月和每小时的平均环境变量测量值。ASHRAE 2021 手册中的气象数据已集成到 COMSOL Multiphysics® 中,其中包含来自全球 8500 多个气象站的环境数据。
您可以在以下现有模型中查看这一新特征的应用演示:
黏性耗散的热壁函数得到增强
非等温流动 耦合的传热湍流 设置中新增了热壁函数 设置,可用于雷诺平均纳维-斯托克斯 (RANS) 湍流模型。其中包含两个选项:标准,适用于大多数配置;壁上的高黏性耗散,可以分析边界层中的黏性耗散。在分析快速的内部流动时,尤其是在狭窄路径或流体非常黏稠的情况下,这是获得准确结果的必要选项。新的零压力梯度二维平板模型强调了这一新特征的优势。
用于相变材料的用户定义相变函数
相变材料 特征中提供了用户定义 的相变函数,可以更准确地描述材料属性。借助此选项,您可以使用来自测量或材料数据库的准确相变描述。您可以在新的半无限土柱的相变 - Lunardini 解模型和以下现有模型中查看此更新:
- continuous_casting_apparent_heat_capacity
- cooling_solidification_metal
- frozen_inclusion
- isothermal_box
- phase_change
吸湿性多孔介质中水分输送的附加特征
为了简化模型定义,新版本中更新了水分流动 多物理场耦合,以便在 Brinkman 方程 接口计算的质量平衡中考虑水分输送 接口计算的蒸发率变量。此外,开放边界 和流入 边界条件现在可应用到与吸湿性多孔介质 处于活动状态的域相邻的外部边界。
新的教学案例
COMSOL Multiphysics® 6.1 版本的“传热模块”引入了多个新的教学案例。
板翅式换热器
“案例库”标题:
plate_fin_heat_exchanger
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热连接器教学案例
“案例库”标题:
thermal_connection_edges
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thermal_connection_facing_boundary
从“案例下载”页面下载
thermal_connection_shared_boundaries
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