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傳熱問題在不同的行業(yè)產(chǎn)生影響，需要進(jìn)行詳盡分析，COMSOL傳熱分析能夠處理各種工程傳熱問題，是科研人員與工程師的得力工具。本書在介紹傳熱基本控制方程、傳熱分析的有限元方法、流體傳熱及耦合傳熱等理論的基礎(chǔ)上，給出了有關(guān)基礎(chǔ)傳熱、熱流耦合傳熱、相變傳熱、多物理耦合傳熱、傳熱參數(shù)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)代理模型訓(xùn)練等案例分析，盡可能多地涉及COMSOL傳熱分析的各個(gè)方面，每個(gè)案例給出相關(guān)的背景與詳細(xì)的分析過程及注意事項(xiàng)，為讀者具體應(yīng)用提供參考。

　　本書可作為機(jī)械、材料、水利、土木、暖通、動(dòng)力、能源、化工、航空、冶金、環(huán)境、交通、電力電子、超算、醫(yī)藥、生物等領(lǐng)域的科研與工程技術(shù)人員使用COMSOL軟件進(jìn)行傳熱分析及傳熱參數(shù)優(yōu)化的參考書，也可作為這些專業(yè)領(lǐng)域的本科生和研究生學(xué)習(xí)數(shù)值傳熱分析、有限元法及COMSOL軟件的教學(xué)用書。

第 1章工程傳熱與有限元分析基礎(chǔ)　1

1.1 熱力學(xué)與傳熱學(xué)概述　1

1.1.1 熱力學(xué)基本定律　2

1.1.2 熱量傳遞方式　3

1.2 固體傳熱基本方程　4

1.2.1 傅里葉方程　4

1.2.2 導(dǎo)熱控制方程　5

1.3 二階偏微分方程　7

1.3.1 二階偏微分方程的分類　7

1.3.2 定解條件　9

1.4 傳熱問題的定解條件　10

1.4.1 第一類邊界條件　10

1.4.2 第二類邊界條件　10

1.4.3 第三類邊界條件　10

1.4.4 熱輻射邊界條件　11

1.4.5 初始條件　11

1.5 有限元法簡(jiǎn)介　11

1.5.1 有限元方法　12

1.5.2 加權(quán)余量法　12

1.6 平面?zhèn)鳠岱治龅?節(jié)點(diǎn)三角形單元　14

1.6.1 單元插值函數(shù)　14

1.6.2 內(nèi)部單元加權(quán)余量模型　18

1.6.3 邊界條件計(jì)算方法　19

1.7 平面?zhèn)鳠岱治龅?節(jié)點(diǎn)四邊形單元　22

1.7.1 任意4節(jié)點(diǎn)四邊形單元　22

1.7.2 等參單元映射方法　23

1.7.3 正方形的等參映射函數(shù)　24

1.7.4 正方形的等參映射函數(shù)　25

1.7.5 平面?zhèn)鳠岱治龅牡葏卧Ｐ汀?6

1.7.6 邊界條件計(jì)算方法　28

1.8 流動(dòng)傳熱基礎(chǔ)　28

1.8.1 基本控制方程　29

1.8.2 湍流模型　29

1.8.3 流動(dòng)初始條件和邊界條件　31

1.8.4 流動(dòng)方程有限元求解思路　32

1.9 耦合傳熱基礎(chǔ)　36

1.9.1 熱固耦合　36

1.9.2 相變傳熱　37

1.9.3 蒸發(fā)與冷卻　39

1.9.4 多孔介質(zhì)傳熱　39

1.9.5 電磁傳熱　40

1.10 有限元法分析過程　42

1.11 單元插值函數(shù)的選取與收斂性分析　43

1.12 機(jī)器學(xué)習(xí)與傳熱分析　44

1.12.1 機(jī)器學(xué)習(xí)與傳熱有限元分析　45

1.12.2 利用機(jī)器學(xué)習(xí)方法進(jìn)行傳熱分析的思路　46

第 2章 COMSOL基本操作　47

2.1 COMSOL主界面　47

2.2 COMSOL傳熱分析流程　51

2.2.1 常規(guī)分析流程　51

2.2.2 案例解析　52

2.3 內(nèi)置的常數(shù)、變量與函數(shù)　60

2.4 自定義參數(shù)、變量、函數(shù)和材料　63

2.5 COMSOL自定義參量的常見錯(cuò)誤　66

2.6 COMSOL錯(cuò)誤處理的技巧　68

2.6.1 錯(cuò)誤定位與查找思路　68

2.6.2 常見錯(cuò)誤處理思路　69

2.6.3 使用技巧總結(jié)　70

第3章傳熱基礎(chǔ)分析　71

3.1 不同材質(zhì)平板導(dǎo)熱量分析　71

3.1.1 問題描述　71

3.1.2 建模思路及注意事項(xiàng)　71

3.1.3 具體計(jì)算　71

3.2 蒸汽管道的總散熱量分析　79

3.2.1 問題描述　79

3.2.2 建模思路及注意事項(xiàng)　79

3.2.3 具體計(jì)算　79

3.3 建筑結(jié)構(gòu)熱橋分析　86

3.3.1 問題描述　86

3.3.2 建模思路及注意事項(xiàng)　87

3.3.3 具體計(jì)算　87

3.4 齒輪的滲碳與淬火分析　93

3.4.1 問題描述　93

3.4.2 建模思路及注意事項(xiàng)　94

3.4.3 具體計(jì)算　94

3.5 翅片的拓?fù)鋬?yōu)化分析　110

3.5.1 問題描述　110

3.5.2 建模思路及注意事項(xiàng)　110

3.5.3 具體計(jì)算　110

第4章耦合傳熱分析　118

4.1 熱水壺加熱過程分析　118

4.1.1 問題描述　118

4.1.2 建模思路及注意事項(xiàng)　118

4.1.3 具體計(jì)算　119

4.2 納米流體在微通道內(nèi)的流動(dòng)傳熱特性分析　128

4.2.1 問題描述　129

4.2.2 建模思路及注意事項(xiàng)　129

4.2.3 具體計(jì)算　130

4.3 機(jī)房?jī)?nèi)的傳熱分析　138

4.3.1 問題描述　138

4.3.2 建模思路及注意事項(xiàng)　138

4.3.3 具體計(jì)算　138

4.4 柔性渦發(fā)生器的振蕩強(qiáng)化傳熱分析　148

4.4.1 問題描述　148

4.4.2 建模思路及注意事項(xiàng)　148

4.4.3 具體計(jì)算　148

4.5 CPU散熱器傳熱分析　157

4.5.1 問題描述　157

4.5.2 建模思路及注意事項(xiàng)　157

4.5.3 具體計(jì)算　158

4.6 雙金屬片的熱變形分析　165

4.6.1 問題描述　165

4.6.2 建模思路及注意事項(xiàng)　165

4.6.3 具體計(jì)算　166

4.7 銅絲的通電發(fā)熱分析　171

4.7.1 問題描述　171

4.7.2 建模思路及注意事項(xiàng)　171

4.7.3 具體計(jì)算　172

第5章相變傳熱分析　178

5.1 孔隙尺度相變填充床儲(chǔ)熱性能分析　178

5.1.1 問題描述　178

5.1.2 建模思路及注意事項(xiàng)　179

5.1.3 具體計(jì)算　179

5.2 管道中的結(jié)冰分析　188

5.2.1 問題描述　188

5.2.2 建模思路及注意事項(xiàng)　188

5.2.3 具體計(jì)算　189

5.3 激光燒蝕分析　198

5.3.1 問題描述　198

5.3.2 建模思路及注意事項(xiàng)　199

5.3.3 具體計(jì)算　199

5.4 電池復(fù)合散熱分析　205

5.4.1 問題描述　205

5.4.2 建模思路及注意事項(xiàng)　205

5.4.3 具體計(jì)算　206

5.5 微通道中蒸汽氣泡生長(zhǎng)分析　220

5.5.1 問題描述　220

5.5.2 建模思路及注意事項(xiàng)　220

5.5.3 具體計(jì)算　220

第6章復(fù)雜傳熱分析　233

6.1 多孔介質(zhì)傳熱分析　233

6.1.1 問題描述　233

6.1.2 建模思路及注意事項(xiàng)　233

6.1.3 具體計(jì)算　235

6.2 加熱電路的電熱固耦合分析　257

6.2.1 問題描述　257

6.2.2 建模思路及注意事項(xiàng)　258

6.2.3 具體計(jì)算　259

6.3 管式反應(yīng)器溫度條件優(yōu)化分析　276

6.3.1 問題描述　276

6.3.2 建模思路及注意事項(xiàng)　276

6.3.3 具體計(jì)算　277

6.4 管式反應(yīng)器的代理模型訓(xùn)練　291

6.4.1 代理模型概述　291

6.4.2 問題描述　292

6.4.3 構(gòu)建思路及注意事項(xiàng)　293

6.4.4 具體設(shè)置　295

參考文獻(xiàn)　311

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