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Neuerungen im Heat Transfer Module
Für Nutzer des Heat Transfer Module enthält COMSOL Multiphysics® Version 6.2 das Turbulenzmodell Menter Shear Stress Transport (SST), verbesserte Funktionalität und Performance für orbitale thermische Lasten und Oberfläche-zu-Oberfläche-Strahlung, sowie eine neue Funktion Thermal Connection. Hier erfahren Sie mehr über diese und weitere Updates.
SST-Turbulenzmodell zum Heat Transfer Module hinzugefügt
Die Liste der im Heat Transfer Module verfügbaren Turbulenzmodelle wurde um das Turbulenzmodell Menter Shear Stress Transport (SST) erweitert. Es kombiniert die Genauigkeit des k-ω-Modells mit der Robustheit des k-ε-Modells und ist für viele Fälle externer Strömungen sowie für interne Strömungen mit plötzlichen Ausdehnungen geeignet. Sie können diese neue Ergänzung im Tutorial-Modell Nonisothermal Turbulent Flow over a Flat Plate sehen.
Verbesserte Rechenleistung für orbitale thermische Lasten und Oberfläche-zu-Oberfläche-Strahlung
Die Auswertung des Wärmestroms einer Quelle im Unendlichen wird nun bei Elementen mit keinen oder extrem kleinen Umgebungssichtfaktoren, zum Beispiel in einem geschlossenen Hohlraum, vermieden. Im Interface Surface-to-Surface Radiation gilt dies für die Funktion External Radiation Source, wenn die Source position auf Infinite distance eingestellt ist. Im Interface Orbital Thermal Loads gilt dies sowohl für die Funktion Sun Properties als auch für die Funktion Planet Properties, da diese als Quellen mit unendlicher Entfernung betrachtet werden können. Diese Funktionalität führt zu einer Verringerung der CPU-Zeit und des Speicherbedarfs, insbesondere wenn sie mit der Hemicube-Methode verwendet wird. Die Vorteile steigen mit der Anzahl der externen Quellen in unendlicher Entfernung und der inneren Netzelemente.
In den Interfaces Surface-to-Surface Radiation und Orbital Thermal Loads ist eine neue Option Lower integration order for irradiation mit dem Hemicube-Algorithmus in 3D und 2D verfügbar. Diese Option reduziert die Integrationsordnung und damit die Anzahl der Auswertungen für gegenseitige und externe Bestrahlung. Dies beschleunigt die Berechnungen und hat nur minimale Auswirkungen auf die Ergebnisse.
Orbitale thermische Lasten
Das Interface Orbital Thermal Loads benötigt kein extra Interface Events mehr. Die Funktion Generate Events Interface wurde durch die neue Funktion Events Timeline ersetzt, die eine integrierte Ereignisverwaltung enthält. Die Verwendung des Interface Orbital Thermal Loads ist nun dank dieser Funktion vereinfacht. Sehen Sie sich dieses Update in den folgenden Modellen an:
Diskrete Ordinaten-Methode in 2D-Achsensymmetrie
In den Interfaces Radiation in Participating Media und Radiation in Absorbing-Scattering Media ist die Diskrete Ordinaten-Methode (DOM) nun auch für achsensymmetrische 2D-Konfigurationen verfügbar. Sie basiert auf der Diskretisierung im Winkelraum und ist die allgemeinste Methode zur Lösung der Strahlungstransportgleichung. Die neuen Tutorial-Modelle Isotropic Scattering in a Cylindrical Furnace, Benchmark 1 und Isotropic Scattering in a Cylindrical Furnace, Benchmark 2 zeigen diese neue Aktualisierung.
Thermische Verbindung
Die neue Funktion Thermal Connection, die in den Interfaces für den Wärmetransport verfügbar ist, wurde entwickelt, um zwei Randselektionen durch einen thermischen Widerstand, einen thermischen Kondensator oder ein Interface Lumped Thermal System zu verbinden. Diese Funktion kann den Aufbau komplexer Modelle erheblich vereinfachen, indem Teile des Modells durch Ersatzschaltungselemente ersetzt werden, die eine thermische Verbindung zwischen Flächen darstellen. In einfachen Fällen, in denen ein thermischer Widerstand oder ein thermischer Kondensator zwischen zwei Randselektionen vorhanden ist, macht die Funktion Thermal Connection das Hinzufügen eines separaten Interface Lumped Thermal System zur Verbindung der Randselektionen überflüssig. Für anspruchsvollere thermische Interaktionen kann die Funktion Thermal Connection mit einem separaten Interface Lumped Thermal System verbunden werden, mit dem jedes beliebige thermische Ersatzsystem eingerichtet werden kann. Das Tutorial-Modell Lumped Composite Thermal Barrier demonstriert diese Funktion.
Wärmeisolierung an Kanten
Die Heat Transfer Interfaces wurden um eine neue Funktion Thermal Insulation, Edge erweitert. Sie soll die Standard-Kontinuitätsbedingung aufheben, wenn sich zwei 3D-Objekte entlang einer Kante berühren oder wenn sich 2D-Objekte an einem Punkt berühren, wie im Tutorial-Modell Radiation in a Cavity gezeigt.
Verbesserungen der Oberfläche-zu-Oberfläche-Strahlung und der orbitalen thermischen Lasten
Es wurden mehrere Verbesserungen an den Interfaces Surface-to-Surface Radiation und Orbital Thermal Loads vorgenommen. Die Option Check consistency in den Funktionen für die Hemicube- und Strahlenschuss-Methoden wurde aktualisiert, um externe Strahlungsquellen in endlicher oder unendlicher Entfernung zu berücksichtigen. Es ist nun auch möglich, die Opazität, die Schichtopazität und die Strahlungsrichtung für alle Bänder von einem Input aus einzustellen, wenn die Option User defined for all bands ausgewählt ist, unabhängig von der Anzahl der Spektralbänder. Diese Option kann verwendet werden, wenn die Transparenz- oder Opazitätseigenschaften des Materials nicht wellenlängenabhängig sind. Die Symbole für die Strahlungsrichtungen werden jetzt an Rändern angezeigt, bei denen die Opazität für alle Wellenlängen gleich ist. Darüber hinaus kann ein neuer vordefinierter Plot Trajectory Following Visualization verwendet werden, um die Flugbahn eines Raumfahrzeugs aus seiner eigenen Sicht zu visualisieren, wie im Tutorial-Modell Orbit Calculation gezeigt.
Standard- und vordefinierte Plots
Die Standardplots wurden für alle Interfaces im Heat Transfer Module überarbeitet und viele neue vordefinierte Plots sind nun verfügbar, abhängig von den physikalischen Interfaces und den in der Studie vorhandenen Funktionen. Beispielsweise generiert die Multiphysik-Kopplung Nonisothermal Flow jetzt einen neuen Standardplot, der das Temperaturfeld in Festkörper- und Fluidgebieten sowie die Fluidströmung zeigt. Viele Tutorial-Modelle in der Application Gallery enthalten dieses neue Update, wie zum Beispiel das Tutorial-Modell Electronic Chip Cooling.
Visualisierungswerkzeuge für wellenlängenabhängige Eigenschaften
In allen Interfaces, die sich auf Strahlung beziehen und wellenlängenabhängige Materialeigenschaften haben, wurden neue Funktionen und vordefinierte Plots eingeführt. Diese neuen Plots können verwendet werden, um sowohl die kontinuierliche Wellenlängenabhängigkeit von Eigenschaften als auch die in der Berechnung verwendeten bandgemittelten Werte einfach zu visualisieren. Das Tutorial-Modell Greenhouse Effect veranschaulicht diese neue Funktion.
Verbesserungen bei nichtisothermer Strömung
Die thermische Wandfunktion High viscous dissipation at wall, die in der Kopplung Nonisothermal Flow verfügbar ist, wurde aktualisiert, um automatisch den kritischen Wandabstand zu berechnen. Der kritische Wandabstand, der von den Turbulenzparametern abhängt, gibt an, wo der Wechsel zwischen linearem und logarithmischem Verhalten in der Grenzschicht erfolgt. Dies verbessert die Genauigkeit der Berechnung des viskosen Wärmestroms, wenn die thermische Wandfunktion mit nicht standardmäßigen Turbulenzparametern eingestellt ist. Sie können diese Verbesserung in dem Tutorial-Modell Zero Pressure Gradient 2D Flat Plate sehen.
Wärme- und Feuchtetransport in anisotropen porösen Medien
Die Funktionen der Materialeigenschaften für die Dampfdurchlässigkeit und die Feuchtediffusivität von Baumaterialien unterstützen nun anisotrope Eigenschaften. Es kann besonders nützlich sein, mehrere Schichten mit unterschiedlichen Materialeigenschaften als eine einzige homogene Domäne zu modellieren, wie im neuen Tutorial-Modell Anisotropic Hygroscopic Porous Medium gezeigt.
Neue Option zur Auswahl von Wetterstationen
Im Knoten Ambient Properties wurde eine neue Option Around location zur Auswahl einer Wetterstation anhand von GPS-Koordinaten hinzugefügt. Nach Eingabe des Längen- und Breitengrades eines bestimmten Standortes zeigt die Funktion die 100 nächstgelegenen Wetterstationen unter Verwendung der Haversinus-Formel an. Dies vereinfacht die Auswahl der nächstgelegenen Wetterstation, wenn ein Standort nicht genau mit einer existierenden Station übereinstimmt. Das Tutorial-Modell Condensation Risk in a Wood-Frame Wall demonstriert diese neue Funktion.
Dünne Feuchtigkeitsbarriere an Außenrändern
Die Funktion Thin Moisture Barrier in den Interfaces Moisture Transport wurde erweitert und ist nun auch auf Außenränder anwendbar. Typische Anwendungen für diese Funktion sind äußere Dampfbarrieren oder Beschichtungen. Sie können diese Aktualisierung im neuen Tutorial-Modell Thin Vapor Barrier sehen.
Neue Optionen für die Funktion Thermal Contact Pair
In den Interfaces für Wärmetransport hat die Randbedingung Pairs für Thermal Contact, die bei der Modellierung mit CAD-Baugruppen verwendet wird, neue Optionen, um die Kontaktmodellfunktion Equivalent thin resistive layer festzulegen. Es ist jetzt möglich, Total resistance oder Total conductance für den thermischen Kontakt anzugeben. Dadurch wird der Gesamtwiderstand oder der Gesamtleitwert des Bereichs im thermischen Kontakt definiert.
Neue Tutorial-Modelle
COMSOL Multiphysics® Version 6.2 bringt die folgenden neuen Tutorial-Modelle für das Heat Transfer Module.
Thin Vapor Barrier
Anisotropic Hygroscopic Porous Medium
Isotropic Scattering in a Cylindrical Furnace, Benchmark 1
Isotropic Scattering in a Cylindrical Furnace, Benchmark 2
