COMSOL 多物理场仿真分析实例

目录：

1、给定条件

2、选择物理场

3、全局参数、函数的设置及几何图形的绘制

4、添加材料。

5、层流(spf)

6、固体力学(solid)

7、固体和流体传热(ht)

8、多物理场耦合

9、网格

10、研究

11、配置完成之后，点击研究计算，等待计算结束。

1、给定条件

双金属条的几何形状由两个10cm×0.05cm的金属条铜（下部）与铁（上部）组成；双金属条被放置在一个70cm×10cm的空气通道内。

 

在空气通道入口（左侧），流体速度随时间而变化。最初没有流动。3000秒后，入口速度平稳地提升至0.2m/s。入口温度最初设置为室温（293.15K）。5000秒后，增加到593.15K。

 

2、选择物理场

模型向导→2D→流体流动→流-固耦合→共轭传热→流-固耦合

研究选择瞬态

1

2

“流-固耦合，共轭传热”多物理场接口用于模拟流体与可变形固体在非等温条件下相互作用的现象。

 

3、全局参数、函数的设置及几何图形的绘制

在全局定义→参数中增加已知的参数

定义→函数→阶跃，设置两个阶跃函数并更改对应的函数名称。在平滑处理中过渡区的大小改为100，则位置变为3050、5050。

 

几何中绘制图形，绘制双金属条的时候添加一个0.5cm的层。

 

绘制完成后选择形成联合体，动网格的变形域选择流体所在的区域即域1。

 

4、添加材料。

从内置材料库中添加材料

选择材料后要指定对应的域

5、层流(spf)

设置入口、出口

入口的速度条件：边界条件选择充分发展的流动；Uav设置为Vinlet(t[1/s])

 

6、固体力学(solid)

双金属条的左侧添加一个固定约束

7、固体和流体传热(ht)

固体、流体选择对应的域

流体的流入、流出，流入的温度Tustr设为Tinlet(t[1/s])

添加热源：将金属条设置为热源；广义热源：50[W]/(ls*hs*ht.dz)

 

8、多物理场耦合

热膨胀：固体力学—固体和流体传热

流-固耦合：层流—固体力学

非等温流动：层流—固体和流体传热

 

9、网格

网格序列类型→用户控制网络

添加一个映射→两个分布：

分布1：选择双金属条的左侧为边界，单元数设置为:2；

分布2：选择双金属条的上侧为边界，单元数设置为:100。

配置完成之后点击全部构建。

 

将添加的映射上移到自由三角形网格的上方，否则不会出现如下图的单元格。

映射的作用：以在3D边界和2D域上创建结构化的四边网。

 

10、研究

更改仿真时间为：range(0,1e2,7e3)

对下图变量进行设置：

 

手动进行缩放设置：

压力：0.1；

空间网格位移：1e-2；

温度：600；

速度场：0.5；

位移场：1e-2.

 

 

求解器选择：PARDISO；

求解器采用的步长：中级。

分离→位移场→分离步骤→方法和终止→雅克比矩阵更新→在每次迭代中

11、配置完成之后，点击研究计算，等待计算结束。

结果分析：

速度(spf)：

表面：表达式为速度(spf)，颜色表：AuroraAustralis

添加等值线：表达式为温度(spf)，颜色表：Thermal

颜色图例放在下方

 

压力(spf)：

颜色图例放在下方

温度(ht)：

绘图设置中的坐标系选择空间(x,y,z)

添加流线，流线定位选择大小受控

颜色图例放在下方

 

等温线(ht)：

绘图设置中的坐标系选择空间(x,y,z)

颜色图例放在下方

 

添加一维绘图组：

选择点图

更改Y轴数据的表达式：位移场Y分量(点选择到双金属条右侧的中点)

————————————————

版权声明：本文为CSDN博主「是水宙啊」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。

原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_47365088/article/details/119110384