第 1章 工程传热与有限元分析基础 1
1.1 热力学与传热学概述 1
1.1.1 热力学基本定律 2
1.1.2 热量传递方式 3
1.2 固体传热基本方程 4
1.2.1 傅里叶方程 4
1.2.2 导热控制方程 5
1.3 二阶偏微分方程 7
1.3.1 二阶偏微分方程的分类 7
1.3.2 定解条件 9
1.4 传热问题的定解条件 10
1.4.1 第 一类边界条件 10
1.4.2 第二类边界条件 10
1.4.3 第三类边界条件 10
1.4.4 热辐射边界条件 11
1.4.5 初始条件 11
1.5 有限元法简介 11
1.5.1 有限元方法 12
1.5.2 加权余量法 12
1.6 平面传热分析的3节点三角形单元 14
1.6.1 单元插值函数 14
1.6.2 内部单元加权余量模型 18
1.6.3 边界条件计算方法 19
1.7 平面传热分析的4节点四边形单元 22
1.7.1 任意4节点四边形单元 22
1.7.2 等参单元映射方法 23
1.7.3 正方形 的等参映射函数 24
1.7.4 正方形 的等参映射函数 25
1.7.5 平面传热分析的等参单元模型 26
1.7.6 边界条件计算方法 28
1.8 流动传热基础 28
1.8.1 基本控制方程 29
1.8.2 湍流模型 29
1.8.3 流动初始条件和边界条件 31
1.8.4 流动方程有限元求解思路 32
1.9 耦合传热基础 36
1.9.1 热固耦合 36
1.9.2 相变传热 37
1.9.3 蒸发与冷却 39
1.9.4 多孔介质传热 39
1.9.5 电磁传热 40
1.10 有限元法分析过程 42
1.11 单元插值函数的选取与收敛性分析 43
1.12 机器学习与传热分析 44
1.12.1 机器学习与传热有限元 分析 45
1.12.2 利用机器学习方法进行 传热分析的思路 46
第 2章 COMSOL基本操作 47
2.1 COMSOL主界面 47
2.2 COMSOL传热分析流程 51
2.2.1 常规分析流程 51
2.2.2 案例解析 52
2.3 内置的常数、变量与函数 60
2.4 自定义参数、变量、函数和材料 63
2.5 COMSOL自定义参量的常见错误 66
2.6 COMSOL错误处理的技巧 68
2.6.1 错误定位与查找思路 68
2.6.2 常见错误处理思路 69
2.6.3 使用技巧总结 70
第3章 传热基础分析 71
3.1 不同材质平板导热量分析 71
3.1.1 问题描述 71
3.1.2 建模思路及注意事项 71
3.1.3 具体计算 71
3.2 蒸汽管道的总散热量分析 79
3.2.1 问题描述 79
3.2.2 建模思路及注意事项 79
3.2.3 具体计算 79
3.3 建筑结构热桥分析 86
3.3.1 问题描述 86
3.3.2 建模思路及注意事项 87
3.3.3 具体计算 87
3.4 齿轮的渗碳与淬火分析 93
3.4.1 问题描述 93
3.4.2 建模思路及注意事项 94
3.4.3 具体计算 94
3.5 翅片的拓扑优化分析 110
3.5.1 问题描述 110
3.5.2 建模思路及注意事项 110
3.5.3 具体计算 110
第4章 耦合传热分析 118
4.1 热水壶加热过程分析 118
4.1.1 问题描述 118
4.1.2 建模思路及注意事项 118
4.1.3 具体计算 119
4.2 纳米流体在微通道内的流动传热特性分析 128
4.2.1 问题描述 129
4.2.2 建模思路及注意事项 129
4.2.3 具体计算 130
4.3 机房内的传热分析 138
4.3.1 问题描述 138
4.3.2 建模思路及注意事项 138
4.3.3 具体计算 138
4.4 柔性涡发生器的振荡强化传热分析 148
4.4.1 问题描述 148
4.4.2 建模思路及注意事项 148
4.4.3 具体计算 148
4.5 CPU散热器传热分析 157
4.5.1 问题描述 157
4.5.2 建模思路及注意事项 157
4.5.3 具体计算 158
4.6 双金属片的热变形分析 165
4.6.1 问题描述 165
4.6.2 建模思路及注意事项 165
4.6.3 具体计算 166
4.7 铜丝的通电发热分析 171
4.7.1 问题描述 171
4.7.2 建模思路及注意事项 171
4.7.3 具体计算 172
第5章 相变传热分析 178
5.1 孔隙尺度相变填充床储热性能分析 178
5.1.1 问题描述 178
5.1.2 建模思路及注意事项 179
5.1.3 具体计算 179
5.2 管道中的结冰分析 188
5.2.1 问题描述 188
5.2.2 建模思路及注意事项 188
5.2.3 具体计算 189
5.3 激光烧蚀分析 198
5.3.1 问题描述 198
5.3.2 建模思路及注意事项 199
5.3.3 具体计算 199
5.4 电池复合散热分析 205
5.4.1 问题描述 205
5.4.2 建模思路及注意事项 205
5.4.3 具体计算 206
5.5 微通道中蒸汽气泡生长分析 220
5.5.1 问题描述 220
5.5.2 建模思路及注意事项 220
5.5.3 具体计算 220
第6章 复杂传热分析 233
6.1 多孔介质传热分析 233
6.1.1 问题描述 233
6.1.2 建模思路及注意事项 233
6.1.3 具体计算 235
6.2 加热电路的电热固耦合分析 257
6.2.1 问题描述 257
6.2.2 建模思路及注意事项 258
6.2.3 具体计算 259
6.3 管式反应器温度条件优化分析 276
6.3.1 问题描述 276
6.3.2 建模思路及注意事项 276
6.3.3 具体计算 277
6.4 管式反应器的代理模型训练 291
6.4.1 代理模型概述 291
6.4.2 问题描述 292
6.4.3 构建思路及注意事项 293
6.4.4 具体设置 295
参考文献 311
