COMSOL 熱傳導

1、上海市徐匯區(qū)凱旋路上海市徐匯區(qū)凱旋路3500號華苑大廈號華苑大廈2號樓號樓11層層A座座 (200030)(200030) TelFaxwww.CnT 主講人：主講人： 上海上海中仿科技中仿科技上海市徐匯區(qū)凱旋路上海市徐匯區(qū)凱旋路3500號華苑大廈號華苑大廈2號樓號樓11層層A座座 (200030)(200030) TelFaxwww.CnT 利用利用COMSOL模擬剎車碟片熱分布問題模擬剎車碟片熱分布問題問題描述問題描述1.8噸重的汽車以90km/h運行，使用剎車碟片將汽車速度在2

2、 s內(nèi)減速到18km/h，之后松開碟片，汽車自由滑行，在8 s后停止。問題：此過程中剎車碟片是熱量如何分布的？最高溫度是否超出了碟片的允許溫度？在碟片松開后溫度如何變化的？本例子模型如圖所示：上海市徐匯區(qū)凱旋路上海市徐匯區(qū)凱旋路3500號華苑大廈號華苑大廈2號樓號樓11層層A座座 (200030)(200030) TelFaxwww.CnT 求解過程求解過程1、啟動COMSOL2、選擇分析問題3、創(chuàng)建幾何模型4、劃分網(wǎng)格5、設定邊界條件6、求解7、后處理上海市徐匯區(qū)凱旋路上海市徐匯區(qū)凱旋路3500號華苑大廈號華苑大廈2號樓號樓11層層A座

3、座 (200030)(200030) TelFaxwww.CnT 啟動啟動COMSOL通過桌面快捷方式或者啟動菜單打開COMSOL軟件上海市徐匯區(qū)凱旋路上海市徐匯區(qū)凱旋路3500號華苑大廈號華苑大廈2號樓號樓11層層A座座 (200030)(200030) TelFaxwww.CnT 選擇問題選擇問題1在Space dimension列表中選擇3D2在左側(cè)列表中選擇Heat Transfer ModuleGeneral Heat TransferTransient analysis3

4、點擊OK上海市徐匯區(qū)凱旋路上海市徐匯區(qū)凱旋路3500號華苑大廈號華苑大廈2號樓號樓11層層A座座 (200030)(200030) TelFaxwww.CnT 上海市徐匯區(qū)凱旋路上海市徐匯區(qū)凱旋路3500號華苑大廈號華苑大廈2號樓號樓11層層A座座 (200030)(200030) TelFaxwww.CnT 設置常量設置常量通過菜單OptionConstants在常量設置窗口中name和Expression中輸入如下數(shù)據(jù)，點擊OK按鈕關閉常量設置窗口。上海市徐匯區(qū)凱旋路上海市徐匯區(qū)

5、凱旋路3500號華苑大廈號華苑大廈2號樓號樓11層層A座座 (200030)(200030) TelFaxwww.CnT 設置純標量設置純標量通過菜單OptionExpressionsScalar Expressions在常量設置窗口中name和Expression中輸入如下數(shù)據(jù)，點擊OK按鈕關閉常量設置窗口。上海市徐匯區(qū)凱旋路上海市徐匯區(qū)凱旋路3500號華苑大廈號華苑大廈2號樓號樓11層層A座座 (200030)(200030) TelFaxwww.CnT 創(chuàng)建幾何模型創(chuàng)建幾何模型

6、1在左側(cè)Draw工具欄中點擊Cylinder按鈕，輸入如下參數(shù)繪制兩個圓柱體，完成后點擊OK2點擊主工具欄的Zoom Extents按鈕進行縮放上海市徐匯區(qū)凱旋路上海市徐匯區(qū)凱旋路3500號華苑大廈號華苑大廈2號樓號樓11層層A座座 (200030)(200030) TelFaxwww.CnT 添加繪圖平面添加繪圖平面通過菜單Draw Work Plane Settings，在z后的方框中輸入0.013，點擊OK上海市徐匯區(qū)凱旋路上海市徐匯區(qū)凱旋路3500號華苑大廈號華苑大廈2號樓號樓11層層A座座 (200030)(200030) Te

7、lFaxwww.CnT 設置坐標及柵格參數(shù)設置坐標及柵格參數(shù)1通過菜單Options Axes/Grid Settings 2將Axis和Grid標簽里Auto前面的鉤號去處，分別輸入如下參數(shù)：上海市徐匯區(qū)凱旋路上海市徐匯區(qū)凱旋路3500號華苑大廈號華苑大廈2號樓號樓11層層A座座 (200030)(200030) TelFaxwww.CnT 繪制草圖繪制草圖1點擊左側(cè)工具欄的3rd Degree Bzier Curve按鈕，通過如下控制點參數(shù)繪制摩擦片輪廓圖：2通過菜單Draw O

8、bject Properties，對曲線兩個頂點進行設置：3通過菜單Draw Extrude，在Distance中輸入0.0065，點擊OK上海市徐匯區(qū)凱旋路上海市徐匯區(qū)凱旋路3500號華苑大廈號華苑大廈2號樓號樓11層層A座座 (200030)(200030) TelFaxwww.CnT 上海市徐匯區(qū)凱旋路上海市徐匯區(qū)凱旋路3500號華苑大廈號華苑大廈2號樓號樓11層層A座座 (200030)(200030) TelFaxwww.CnT 設置后處理變量設置后處理變量1通過菜單Opt

9、ions Integration Coupling VariablesBoundary Variables，在Name中輸入Dis_heat和Prod_heat；2在左側(cè)欄目選擇各個邊，將Expression設置如下：上海市徐匯區(qū)凱旋路上海市徐匯區(qū)凱旋路3500號華苑大廈號華苑大廈2號樓號樓11層層A座座 (200030)(200030) TelFaxwww.CnT 網(wǎng)格劃分網(wǎng)格劃分1 通過菜單Mesh Free Mesh Parameters；2 點擊Boundary標簽，選擇4號面，在Maximum element size中輸入10

10、e-3，選擇11號面，在Maximum element size中輸入5e-3；3 點擊Advanced標簽，在z-direction scale factor中輸入2，點擊Remesh，點擊OK關閉窗口。上海市徐匯區(qū)凱旋路上海市徐匯區(qū)凱旋路3500號華苑大廈號華苑大廈2號樓號樓11層層A座座 (200030)(200030) TelFaxwww.CnT 上海市徐匯區(qū)凱旋路上海市徐匯區(qū)凱旋路3500號華苑大廈號華苑大廈2號樓號樓11層層A座座 (200030)(200030) TelFax:021-643915

11、06 www.CnT 設定邊界條件設定邊界條件1 通過菜單Physics Subdomain Settings；2 選擇所有的區(qū)域，點擊Init標簽，在Temperature中輸入T_air；3 點擊Conduction標簽，輸入如下設置：4 選擇區(qū)域1和2，點擊Convection標簽，鉤選Enable convective heat transfer，在u中輸入-y*w，在v中輸入x*w；5 選擇區(qū)域1，點擊Artificial Diffusion按鈕，鉤選Streamline diffusion，點擊OK；6 點擊OK關閉區(qū)域設置窗口。上海市徐匯區(qū)凱旋路上海市徐匯區(qū)凱旋路3500號華苑大

12、廈號華苑大廈2號樓號樓11層層A座座 (200030)(200030) TelFaxwww.CnT 1 通過菜單Physics Boundary Settings；2 鉤選Interior boundaries，輸入如下參數(shù)設置邊界條件：設定邊界條件設定邊界條件上海市徐匯區(qū)凱旋路上海市徐匯區(qū)凱旋路3500號華苑大廈號華苑大廈2號樓號樓11層層A座座 (200030)(200030) TelFaxwww.CnT 添加應用模式添加應用模式1 通過菜單Multiphysics Model

13、Navigator；2 選擇COMSOL MultiphysicsPDE ModesWeak Form, PointTime-dependent analysis；3 在Dependent Variables中輸入uP uD，點擊Add，OK；4 通過菜單Physics Point Settings，選擇所有點，去處Active in this domain前面的鉤號；5 選擇1號點，鉤選Active in this domain；6 輸入如下參數(shù)進行設置：上海市徐匯區(qū)凱旋路上海市徐匯區(qū)凱旋路3500號華苑大廈號華苑大廈2號樓號樓11層層A座座 (200030)(200030) Tel:021

14、-64391516 Faxwww.CnT 求解器設定求解器設定1 通過菜單Solve Solver Parameters，在Times中輸入0:0.2:3 4:10；2 在Linear system solver列表中選擇Direct (UMFPACK)，點擊OK關閉窗口；3 點擊主工具欄的=進行求解。上海市徐匯區(qū)凱旋路上海市徐匯區(qū)凱旋路3500號華苑大廈號華苑大廈2號樓號樓11層層A座座 (200030)(200030) TelFaxwww.CnT 結(jié)果顯示結(jié)果顯示1 通過菜單Postprocessing P

15、lot Parameters，點擊 General標簽，去處Slice前的鉤號，鉤選Boundary ；2 點擊Animate標簽，點擊Start Animation按鈕；3 點擊General標簽，在Solution at time列表中選擇1.8，點擊OK上海市徐匯區(qū)凱旋路上海市徐匯區(qū)凱旋路3500號華苑大廈號華苑大廈2號樓號樓11層層A座座 (200030)(200030) TelFaxwww.CnT 上海市徐匯區(qū)凱旋路上海市徐匯區(qū)凱旋路3500號華苑大廈號華苑大廈2號樓號樓11層層A座座 (200030)(200030) Tel:

16Faxwww.CnT 結(jié)果顯示結(jié)果顯示1 通過菜單Postprocessing Cross-Section Plot Parameters；2 點擊General標簽，在Solutions to use中選擇 0到2.4；3 點擊Line/Extrusion標簽，在Plot type中選擇Extrusion plot；4 在x-axis data的下拉列表中選擇y；5 在Cross-section line data中輸入如下參數(shù)，點擊OK：上海市徐匯區(qū)凱旋路上海市徐匯區(qū)凱旋路3500號華苑大廈號華苑大廈2號樓號樓11層層A座座 (2000

17、30)(200030) TelFaxwww.CnT 上海市徐匯區(qū)凱旋路上海市徐匯區(qū)凱旋路3500號華苑大廈號華苑大廈2號樓號樓11層層A座座 (200030)(200030) TelFaxwww.CnT 結(jié)果顯示結(jié)果顯示1 通過菜單Postprocessing Domain Plot Parameters，點擊 General標簽， 在Plot type中選擇Point plot，鉤選Keep current plot；2 點擊Title/Axis， 在First axis labe

18、l中輸入Time s，在Second axis label中輸入log(Q_tot)J，點擊OK；3 點擊Point標簽，選擇1號點，在Expression中輸入log10(uP+1)，點擊Apply；4 在Expression中輸入log10(uD+1)；5 點擊Line Settings按鈕，在Line style列表中選擇Dashed line，點擊OK。上海市徐匯區(qū)凱旋路上海市徐匯區(qū)凱旋路3500號華苑大廈號華苑大廈2號樓號樓11層層A座座 (200030)(200030) TelFaxwww.CnT 上海市徐匯區(qū)凱旋路上海市徐匯區(qū)凱旋路3500號華苑大廈號華苑大廈2號樓號樓11層層A座座 (200030)(200030) Tel:02