传热模块
新 App:翅片管设计
翅片管主要用于增强冷却器、加热器、换热器中的传热效率,根据不同的应用环境及使用要求,翅片管的尺寸及设计也各不相同。
当将翅片安装在管道外时,会增加管道表面的换热面积,提升外部制冷或制热流体的换热效率。当安装在管道内时,管道内部流体的换热会增强。除翅片外,凹槽同样可以增加换热面积,尤其是在管道内空间有限的情况下。
在这个翅片管设计 App 中,用户可以利用预定义的内翅片与外翅片或凹槽来定制一个长圆柱管,观察及评估不同设计下,翅片管的冷却效果。App 计算了一个装满水的管道的热性能,然后通过周围空气的强制对流对其进行冷却和加热。
App 中针对外部结构提供的几何配置包括,叠装圆盘形叶片、环形槽、螺旋叶片或无外部结构,内部结构提供了直凹槽或无内部结构。
App 还计算了不同几何结构与空气流速条件下的耗散功率和压降。
翅片管设计 App 的用户界面,其中包括管道的设定参数(几何属性、工作条件)和仿真结果(速度和温度)
新 App:热电冷却器
从消费电子产品到航天器设计等各种应用领域中,广泛使用热电冷却器来提供电子产品的冷却。基于 Peltier 效应,热电冷却器通常包括夹在一热一冷两个导热平板之间的几个热电臂。在不同的应用场景下,热电冷却器的具体配置也各有不同。
本热电冷却器 App 包括了各种尺寸的单级热电冷却器的基本设计,其中包含不同的热电偶尺寸与分布。通过这个 App,用户可以获得最适合特定应用的热电冷却器设计。制造商也可利用这个 App 针对不同应用,优化热点冷却器的设计,提高产品性能。此外,用户还可在这个 App 的基础上添加额外的功能进行更为详细的仿真,也可拓展到多级热电冷却器。
用户可以通过更改热电冷却器中不同组件的几何参数,热电臂的组成材料以及一些工作条件研究热电冷却器的工作性能。
热电冷却器 App 的用户界面,包括了设计、材料和工作条件的设定项。
新 App:利用闪蒸法测量导热系数
闪蒸法的应用相当广泛,主要用于测量硬币大小薄层样品材料的导热系数。样品材料的一个面置于激光脉冲下;与之相对的另一个面加热 1 K 左右。由于脉冲分布均匀且经过良好设置,您可以测量另一边的温度变化,因此能非常精确地测量样品的导热系数。
闪蒸法仿真 App 复现了真实世界中的实验情况,用户可以定义可能会影响方法及实验精度的实验参数。这意味着,您可以指定样品的高度、半径及材料,还可以设定环境温度、允许或禁止对流及辐射效应,定义传热系数的值和样品及包覆物的表面发射系数。
表面对表面辐射 新增对称面 功能
COMSOL Multiphysics 5.2 版本新增 “对称面” 功能,可用于二维、二维轴对称及三维几何中的热辐射仿真。实际模拟时,用户可以只表征一半几何,因而视角因子的计算速度快达两倍,此外,还将所有因变量中所需的网格单元数量减少了一半,大大提升了计算速度。
薄层的外部温度
薄层 特征下新增外壁温度 子特征,在层类型设为热阻 或通用 时可用。当应用于外部边界时,这项功能将使您可以指定层外侧的温度,而层内及内部壁面上的温度则由模型算出。
新增传热系数的关系式
在传热系数库中,新增了竖直薄圆柱的自然对流换热系数,用户现可通过圆柱边界上的热通量边界条件使用此换热系数,以替代传统的非等温流仿真,大大降低了仿真的计算成本。
薄膜及裂隙特征中新增子特征
薄膜 及裂隙 特征中新增了与现有子特征类似的 4 个子特征,进一步提升了模拟能力:
- 温度 子特征
- 用于指定代表薄膜或裂隙中薄边界的一组边上的温度。当薄膜或裂隙的入口位于外部边上时就会用到这一条件。
- 线热通量 子特征
- 用于定义通过薄膜或裂隙边界的热通量。用户界面中提供了不同选项来定义此热通量,包括:广义向内热通量;向内热通量;总传热速率(用于三维模型)。
- 表面对环境辐射 子特征
- 用于指定代表薄膜或裂隙中薄边界的一组边上的表面对环境辐射。用户界面提供了有关环境温度及表面发射率的输入项,可以定义净向内热通量。
- 热源 子特征
- 定义薄膜或裂隙上的内部热源。其中提供了用于热源定义的两个选项:广义源和总传热速率。
升级了传热分析中的求解器设定
升级了 传热 接口的缺省求解器设定。大型模型使用 Multigrid 求解器时,除非模型中包括一个非等温流耦合节点,都将缺省使用 SOR 而非 SOR Line 作为预平滑器,以缩短计算时间。此外,当使用分离式求解器时,如果温度单位设为开尔文,会将 0 作为温度下限。