传热模块更新


COMSOL Multiphysics® 6.4 版本为“传热模块”的用户带来了多项性能提升,新增了参与介质中热辐射的多色模型,并支持镜面折射现象的模拟。欢迎阅读以下内容,进一步了解这些更新。新

性能提升:参与介质中的热辐射

新版本现已采用全新的离散坐标法 作为参与介质中的辐射吸收–散射介质中的辐射 接口的默认离散化方法。结合改进的求解器设置,新方法可大幅减少 CPU 时间和内存需求,尤其适用于具有大量方向的积分点集。欢迎参考以下教学案例,体验性能改进的效果:

如需了解新方法如何提升性能的更多示例,请参见下表,其中对比了多个模型使用新旧默认求解器的计算时间差异。

模型 6.3(旧默认求解器) 6.4(新默认求解器) 加速比
锅炉 — 粗化网格 — T8 积分点 5 h 1 min 5 s 57s 316x
玻璃板 — 粗化网格 — T8 积分点 3 h 30 min 50 s 7 min 51s 26x
有限圆柱形介质中的辐射传热 10 min 7 s 37s 16x
参与介质中辐射传热的离散坐标积分点集 — T8 积分点 1 h 34 min 57 s 45s 126x

上表展示了具有多个方向的不同教学案例使用新旧默认求解器时,在计算时间上的显著差异。

灰气加权和模型

除了分段灰气模型外,参与介质中的辐射 接口现在还新增了一种多色模型 - 灰气加权和模型,可将非灰气表征为多种灰气的混合物,每种灰气具有不同的辐射属性。通过综合各灰气的贡献,新模型能够精确描述真实气体在整个波长范围内的行为。这种方法尤其适用于燃烧等领域的仿真分析。欢迎参考燃烧室排烟风管壁温预测教学案例,了解这一新特征的具体应用。

COMSOL Multiphysics 用户界面,显示了“模型开发器”,其中突出显示“参与介质中的辐射”节点,并显示其对应的“设置”窗口;“图形”窗口中显示燃烧室模型。
选择 灰气加权和模型时,参与介质中的辐射接口的设置。

表面对表面辐射接口支持折射

表面对表面辐射轨道热载荷 接口现已支持基于斯涅尔定律模拟折射效应。这一新功能特别适用于涉及准直光源(如,太阳辐射或激光光源)的辐射传热仿真。为支持该功能,新版本引入了两个新特征:折射界面介质窗。两者均采用菲涅尔关系定义镜面反射率和透射率;其中,介质窗 特征还可模拟能够根据入射角吸收辐射的薄介质层。欢迎参考含折射的热辐射教学案例,了解这一新功能的具体应用。

带有凸面镜的房间三维模型,通过颜色标尺显示热分布。
通过凸透镜照射并经曲面镜反射所产生的温度分布。

新的教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.4 版本为“传热模块”新增了多个教学案例。