COMSOL Multiphysics^®5.6 发布亮点

传热模块更新

COMSOL Multiphysics^®5.6 版本为“传热模块”的用户引入了用于表面对表面辐射的方向相关面属性、新的多孔介质特征和相变界面边界条件。请阅读以下内容，了解这些传热特征及其他新增功能。

相变界面边界条件

新的相变界面边界条件与变形几何特征相结合，定义了对应于两个不同相的两个域之间的界面。此边界条件基于 Stefan 条件；它设置相变温度，根据相变潜热定义前沿速度，并指定固体侧和热通量突变计算。此边界条件将相变模拟为尖锐的界面，可用于多种应用，包括纯金属熔化，如锡熔化前沿模型，或者凝固或升华，如冷冻干燥模型。

多孔介质中的热湿传递

此版本新增了接口和特征，用于模拟充满湿空气和液态水的多孔介质中耦合的热湿传递。默认情况下，新的多孔介质中的水分输送接口提供吸湿性多孔介质特征，可用于通过蒸汽对流和扩散以及液态水对流和毛细管流动来模拟多孔介质中的水分输送。新接口通过对液体毛细管通量进行建模并添加对重力的支持，可分析由于总压变化引起的液相和气相对流问题。它可以与湿空气特征结合使用，模拟湿空气流对多孔介质的影响。

在传热接口中，新的含湿多孔介质域特征分别定义了固体、液态水和湿空气的有效材料属性。湿空气子节点通过分析湿度来定义材料属性，并计算湿空气中的对流通量和扩散焓通量。液态水子节点定义液态水饱和度和速度场，可通过热湿多物理场耦合（如果可用）自动设置。固体属性由多孔基体子节点处理。这些新功能可用于干燥和蒸发冷却应用。

新的多孔介质特征

此版本新增的多孔介质处理特征可用于定义不同的相：固体、流体和静止流体。在多孔介质传热接口中，多孔介质特征用于管理材料结构，并为每个相（流体、多孔基体和（可选的）静止流体）提供专门的子特征。这个新的工作流程不仅更加清晰，可以改善用户体验；还以更自然的方式促进多孔介质的多物理场耦合。通过与水分输送和多孔介质流动接口结合使用，多孔介质传热的功能改进支持对多孔介质中的非等温流动和潜热储存进行建模。

以下模型使用了这一新设置：

• heat_pipe
• frozen_inclusion
• evaporation_porous_media_large_rate
• porous_microchannel_heat_sink
• convection_porous_medium
• carbon_deposition
• monolith_3d
• steam_reformer

表面对表面辐射的方向相关面属性

在表面对表面辐射接口中，现在可以在表面辐射率、反射率和透射率的不透明表面和半透明表面特征中选择射线发射方法后，定义取决于辐射入射角的面属性，这对于模拟具有在不同方向以不同方式吸收、反射和传输热辐射的纹理或样式的表面非常有用。

参与介质中的辐射的半透明表面

参与介质中的辐射接口提供新的半透明表面特征。在外部边界上，您可以指定外部辐射强度，并分析通过表面漫反射或镜面透射的入射强度部分。在内部边界上，分析表面两侧的辐射强度。该边界条件对于模拟来自参与介质样品上透明介质的入射辐射特别有用，例如，参与介质辐射属性的建模就是这种情况。您可以在表面半透明的玻璃板辐射冷却模型中看到此特征的应用演示。

多层材料的热接触和对称性

新功能扩展了对多层材料的建模能力，提供新的热接触，界面特征，您可以描绘表面粗糙度和多层壳各层之间内部界面处的间隙，这些间隙是层与层之间产生热阻的原因。这是模拟脱层对热性能的影响所必需的，如带“热接触，界面”的层压复合壳的热膨胀模型所示。此外，在壳传热接口中引入的对称特征支持在边上设置对称条件，从而减小对称模型的大小。

在流体传热中自动检测理想气体材料

各种传热接口中提供的流体特征已更新，用户可以利用理想气体假设来提高计算效率。流体类型列表中新增的来自材料选项可以自动检测每个域选择应用的材料是否为理想气体，并针对每种情况使用相关属性。例如，在计算可压缩非等温流动中的压力功时，这可以加快计算速度。由于 COMSOL Multiphysics^®和“材料库”中提供的气体被模拟为理想气体，许多包含可压缩非等温流动的模型将受益于这一改进。

热和能量平衡

能量和热平衡定义的后处理变量已扩展，现在包含新配置。具体来说，这些变量分别用于非等温流动，分析面外热源；体积力、黏性耗散和压力的功；边界应力；以及内壁法向速度非零情况下的焓通量。后处理变量或能量和热平衡定义也已扩展到包括多层材料，这些能量和热平衡为求解器误差估计提供了另一种标准来检验仿真精度。您可以在电子芯片冷却模型中看到此功能的应用演示。

新增及更新的教学模型和 App

COMSOL Multiphysics^®5.6 版本的“传热模块”引入了新的和更新的模型和 App。