Генерация сетки

1. В меню Mesh откройте окно Mesh Parameters. На вкладке Global установите в списке Predefined mesh sizes густоту сетки Finer.

2. Установите параметр Resolution of narrow regions равным 1.

3. На вкладке Boundary выберите границу 2. В поле Maximum element size введите 3e-3; Установите параметр Element growth rate равным 2.

4. Откройте вкладку Advanced. В поле x-direction scale factor введите 0.5. Нажмите OK.

5. В меню Mesh нажмите Initialize Mesh.

расчет

1. В меню Solve откройте окно Solver Manager.

2. На вкладке Initial Value в области Initial value нажмите радиокнопку Initial value expression.

3. На вкладке Solve For выберите прикладной режим Non-Isothermal Flow.

4. Нажмите кнопку Solve в текущем окне. Процесс расчета займет примерно 7 минут и потребует 500 MB свободной оперативной памяти.

5. Когда COMSOL Multiphysics получит решение исходного поля скоростей, откройте вкладку Init, затем в поле Initial value выберите Current Solution.

Таким образом сначала с помощью уравнения Навье-Стокса находится поле скоростей, а потом оно импортируется в прикладной режим теплопереноса и расчет идет только в нем. В отличие от модели свободной конвекции друг на друга эти режимы не влияют:

6. Нажав вкладку Solve For выберите оба прикладных режима.

7. Нажмите кнопку Solve чтобы получить финальный результат. Это также займет около 7 минут.

Визуализация

1. Для создания Рисунка 6, для начала откройте окно Plot Parameters в меню Postprocessing.

2. На вкладке General поставьте галочку Slice и снимите Boundary.

3. На странице Slice в области Surface data в списке Predefined quantities выберите Temperature.

4. В поля x, y, и z levels введите 1, 10, и 0, соответственно. Нажмите Apply.

5. Для создания Рисунка 7, откройте вкладку Slice и в списке Predefined quantities выберите Velocity field.

6. В поле x levels введите 0, и нажмите OK.

Практические задания Задание 1

Создайте двухмерную осесимметричную модель трубы в теплоизоляции. Расчет нестационарный. Начальная температура 300 К. Температура внешней среды 300 К. Коэффициент теплоотдачи внутри трубы 40 Вт/м²К. Снаружи 5 Вт/м²К. Коэффициент черноты 0.5. Температура теплоносителя T, и параметры трубы заданы. A –

внутренний радиус. B – толщина трубы. С – толщина теплоизоляции. Длину трубы принять 1 м, условия на торцах адиабатические. Свойства материалов импортировать из библиотеки материалов или из справочника [5].

Найти время выхода на стационар, вывести графики изменения температуры на границах труба-теплоизоляция и теплоизоляция-среда в зависимости от времени.

Повторить расчет в одномерном осесимметричном режиме, сравнить результаты.

Вариант	Материал трубы	Материал изоляции	A,мм	B, мм	C, мм	T,К
1	Сталь	Пенопласт	10	3	5	350
2	Медь	Резина	15	3	4	350
3	Алюминий	Стекловата	15	3	10	350
4	Серебро	Пластмасса	25	2	5	400
5	Медь	Резина	20	2	4	400
6	Алюминий	Стекловата	10	2	5	400
7	Серебро	Пластмасса	5	0.5	1	400
8	Сталь	Пенопласт	50	3	10	400
9	Медь	Резина	40	5	5	450
10	Алюминий	Стекловата	25	2	10	450
11	Сталь	Пенопласт	25	1	5	450
12	Медь	Резина	80	3	6	450
13	Алюминий	Стекловата	25	2.5	15	450
14	Медь	Пенопласт	35	2.5	20	373
15	Алюминий	Резина	45	3	8	373
16	Серебро	Стекловата	8	0.4	2	373
17	Сталь	Стекловата	25	2	5	373
18	Медь	Резина	20	2	5	373
19	Алюминий	Стекловата	10	1	4	500
20	Серебро	Пластмасса	5	0.2	1	500

Задание 2

Создайте двумерную нестационарную модель стержня с квадратным сечением со стороной А, в котором находится нагреватель мощностью В кВт, температура окружающей среды С. Данные из таблицы в задании 1. На всех границах задать конвективный теплообмен h=20 Вт/м²К. Коэффициент черноты взять из справочника[5].

Задание 3

На основе модели на странице 34 (§2.3), «теплообмен пластины» провести расчет для следующих данных. Привести график изменения температуры центра пластины. Найти максимальную температуру в пластине.

Вариант	T1,К	T2,К	σ,1/c	ω,1/c	η, 1/c	β1, Вт/(м2*К)	β2, Вт/(м2*К)
1	393	373	0.01	0.06	0.001	60000	40000
2	393	373	0.02	0.05	0.002	70000	45000
3	393	373	0.03	0.04	0.003	65000	35000
4	393	373	0.04	0.03	0.004	55000	30000
5	393	373	0.05	0.07	0.005	70000	40000
6	373	393	0.01	0.08	0.001	45000	45000
7	373	393	0.02	0.06	0.002	50000	35000
8	373	393	0.03	0.05	0.003	60000	30000
9	373	393	0.04	0.04	0.004	70000	40000
10	373	393	0.05	0.03	0.005	65000	45000
11	400	380	0.01	0.07	0.001	55000	35000
12	400	380	0.02	0.08	0.002	70000	30000
13	400	380	0.03	0.06	0.003	45000	40000
14	400	380	0.04	0.05	0.004	50000	45000
15	400	380	0.05	0.04	0.005	50000	35000
16	450	400	0.04	0.03	0.001	60000	30000
17	450	400	0.03	0.07	0.002	80000	40000
18	450	400	0.02	0.08	0.003	60000	45000
19	400	450	0.01	0.05	0.004	70000	35000
20	400	450	0.025	0.04	0.005	65000	30000