COMSOL-热传导

上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦2号楼11层A座(200030)Tel:[phone]Fax:[e-mail]热传导模块培训主讲人：上海中仿科技上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦2号楼11层A座(200030)Tel:[phone]Fax:[e-mail]利用COMSOL模拟刹车碟片热分布问题问题描述1.8吨重的汽车以90km/h运行，使用刹车碟片将汽车速度在2s内减速到18km/h，之后松开碟片，汽车自由滑行，在8s后停止。问题：此过程中刹车碟片是热量如何分布的？最高温度是否超出了碟片的允许温度？在碟片松开后温度如何变化的？本例子模型如图所示：上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦2号楼11层A座(200030)Tel:[phone]Fax:[e-mail]求解过程1、启动COMSOL2、选择分析问题3、创建几何模型4、划分网格5、设定边界条件6、求解7、后处理上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦2号楼11层A座(200030)Tel:[phone]Fax:[e-mail]启动COMSOL通过桌面快捷方式或者启动菜单打开COMSOL软件上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦2号楼11层A座(200030)Tel:[phone]Fax:[e-mail]选择问题1在Spacedimension列表中选择3D2在左侧列表中选择HeatTransferModuleGeneralHeatTransferTransientanalysis3点击OK上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦2号楼11层A座(200030)Tel:[phone]Fax:[e-mail]上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦2号楼11层A座(200030)Tel:[phone]Fax:[e-mail]设置常量通过菜单OptionConstants在常量设置窗口中name和Expression中输入如下数据，点击OK按钮关闭常量设置窗口。上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦2号楼11层A座(200030)Tel:[phone]Fax:[e-mail]设置纯标量通过菜单OptionExpressionsScalarExpressions在常量设置窗口中name和Expression中输入如下数据，点击OK按钮关闭常量设置窗口。上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦2号楼11层A座(200030)Tel:[phone]Fax:[e-mail]创建几何模型1在左侧Draw工具栏中点击Cylinder按钮，输入如下参数绘制两个圆柱体，完成后点击OK2点击主工具栏的ZoomExtents按钮进行缩放上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦2号楼11层A座(200030)Tel:[phone]Fax:[e-mail]添加绘图平面通过菜单DrawWorkPlaneSettings，在z后的方框中输入0.013，点击OK上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦2号楼11层A座(200030)Tel:[phone]Fax:[e-mail]设置坐标及栅格参数1通过菜单OptionsAxes/GridSettings2将Axis和Grid标签里Auto前面的钩号去处，分别输入如下参数：上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦2号楼11层A座(200030)Tel:[phone]Fax:[e-mail]绘制草图1点击左侧工具栏的3rdDegreeBézierCurve按钮，通过如下控制点参数绘制摩擦片轮廓图：2通过菜单DrawObjectProperties，对曲线两个顶点进行设置：3通过菜单DrawExtrude，在Distance中输入0.0065，点击OK上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦2号楼11层A座(200030)Tel:[phone]Fax:[e-mail]上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦2号楼11层A座(200030)Tel:[phone]Fax:[e-mail]设置后处理变量1通过菜单OptionsIntegrationCouplingVariablesBoundaryVariables，在Name中输入Dis_heat和Prod_heat；2在左侧栏目选择各个边，将Expression设置如下：上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦2号楼11层A座(200030)Tel:[phone]Fax:[e-mail]网格划分1通过菜单MeshFreeMeshParameters；2点击Boundary标签，选择4号面，在Maximumelementsize中输入10e-3，选择11号面，在Maximumelementsize中输入5e-3；3点击Advanced标签，在z-directionscalefactor中输入2，点击Remesh，点击OK关闭窗口。上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦2号楼11层A座(200030)Tel:[phone]Fax:[e-mail]上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦2号楼11层A座(200030)Tel:[phone]Fax:[e-mail]设定边界条件1通过菜单PhysicsSubdomainSettings；2选择所有的区域，点击Init标签，在Temperature中输入T_air；3点击Conduction标签，输入如下设置：4选择区域1和2，点击Convection标签，钩选Enableconvectiveheattransfer，在u中输入-y*w，在v中输入x*w；5选择区域1，点击ArtificialDiffusion按钮，钩选Streamlinediffusion，点击OK；6点击OK关闭区域设置窗口。上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦2号楼11层A座(200030)Tel:[phone]Fax:[e-mail]1通过菜单PhysicsBoundarySettings；2钩选Interiorboundaries，输入如下参数设置边界条件：设定边界条件上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦2号楼11层A座(200030)Tel:[phone]Fax:[e-mail]添加应用模式1通过菜单MultiphysicsModelNavigator；2选择COMSOLMultiphysicsPDEModesWeakForm,PointTime-dependentanalysis；3在DependentVariables中输入uPuD，点击Add，OK；4通过菜单PhysicsPointSettings，选择所有点，去处Activeinthisdomain前面的钩号；5选择1号点，钩选Activeinthisdomain；6输入如下参数进行设置：上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦2号楼11层A座(200030)Tel:[phone]Fax:[e-mail]求解器设定1通过菜单SolveSolverParameters，在Times中输入0:0.2:34:10；2在Linearsystemsolver列表中选择Direct(UMFPACK)，点击OK关闭窗口；3点击主工具栏的=进行求解。上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦2号楼11层A座(200030)Tel:[phone]Fax:[e-mail]结果显示1通过菜单PostprocessingPlotParameters，点击General标签，去处Slice前的钩号，钩选Boundary；2点击Animate标签，点击StartAnimation按钮；3点击General标签，在Solutionattime列表中选择1.8，点击OK上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦2号楼11层A座(200030)Tel:[phone]Fax:[e-mail]上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦2号楼11层A座(200030)Tel:[phone]Fax:[e-mail]结果显示1通过菜单PostprocessingCross-SectionPlotParameters；2点击General标签，在Solutionstouse中选择0到2.4；3点击Line/Extrusion标签，在Plottype中选择Extrusionplot；4在x-axisdata的下拉列表中选择y；5在Cross-sectionlinedata中输入如下参数，点击OK：上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦2号楼11层A座(200030)Tel:[phone]Fax:[e-mail]上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦2号楼11层A座(200030)Tel:[phone]Fax:[e-mail]结果显示1通过菜单PostprocessingDomainPlotParameters，点击General标签，在Plottype中选择Pointplot，钩选Keepcurrentplot；2点击Title/Axis，在Firstaxislabel中输入Time[s]，在Secondaxislabel中输入log(Q_tot)[J]，点击OK；3点击Point标签，选择1号点，在Expression中输入log10(uP+1)，点击Apply；4在Expression中输入log10(uD+1)；5点击LineSettings按钮，在Linestyle列表中选择Dashedline，点击OK。上海市徐汇区凯