伝熱モジュールアップデート
伝熱モジュールのユーザー向けに, COMSOL Multiphysics® バージョン5.6には表面-表面輻射, 新しい多孔質媒体機能, 相変化インターフェースの境界条件のための方向依存の表面特性が含まれています. これらの熱伝達機能などについては, 以下をお読みください.
相変化界面境界条件
新しい相変化インターフェース境界条件は, 変形ジオメトリ機能と組み合わされて, 2つの異なる相に対応する2つのドメイン間の界面を定義します. この境界条件は, ステファン条件に基づいています. 相変化温度を設定し, 相変化の潜熱からの前面速度を定義し, 固体側と熱流束のジャンプ評価を指定します. この境界条件は, 相変化を鋭い界面としてモデル化し, Tin Melting Front モデルに見られるような純金属溶融, または Freeze-Drying モデルに見られるような凝固または昇華を含む多くのアプリケーションに使用できます.
多孔質媒体における熱と水分の輸送
湿潤空気と液体の水で満たされた多孔質媒体内の熱と水分の結合輸送をモデル化するための新しいインターフェースと機能があります. 新しい多孔質媒体の水分輸送インターフェースは, デフォルトで吸湿性多孔質媒体機能を提供し, 蒸気の対流と拡散, および液体の水の対流と毛管流による多孔質媒体の水分輸送をモデル化するために使用できます. 新しいインターフェースは, 液体の毛管フラックスをモデル化し, 重力の支持を追加することにより, 全圧変動による液相と気相の両方の対流を考慮します. 湿潤空気機能と組み合わせて, 多孔質媒体に対する湿潤空気の流れの影響をモデル化できます.
伝熱インターフェースでは, 新しい湿潤多孔質媒体ドメイン機能が, 固体, 液体の水, および湿潤空気の特性から個別に効果的な材料特性を定義します. 湿潤空気のサブノードは, 含水率を考慮して材料特性を定義し, 湿潤空気の対流流束と拡散エンタルピー流束を計算します. 液体の水サブノードは, 液体の水の飽和と速度場を定義します. これは, 利用可能な場合, 熱と水分のマルチフィジックスカップリングによって自動的に設定されます. 固体特性は, 多孔質マトリックスサブノードによって処理されます. これらの新しい機能は, 乾燥および蒸発冷却アプリケーションに使用できます.
新しい多孔質媒体の機能
多孔質媒体を処理するための新しい機能は, さまざまな相 (固体, 流体, および不動流体) を定義するために使用できます. 伝熱 (多孔質媒体)インターフェースでは, 多孔質媒体機能を使用して, 各相専用のサブ機能 (流体, 多孔質マトリックス, およびオプションで不動流体) を使用して材料構造を管理します. この新しいワークフローにより, 明確さが増し, ユーザー体験が向上します. また, より自然な方法で多孔質媒体内のマルチフィジックス連成を促進します. 水分輸送および多孔質媒体流れのインターフェースと組み合わせることで, 多孔質媒体の改良における熱伝達により, 多孔質媒体における非等温流と潜熱貯蔵のモデリングが可能になります.
この新しい設定は, 次のモデルで確認できます:
- heat_pipe
- frozen_inclusion
- evaporation_porous_media_large_rate
- porous_microchannel_heat_sink
- convection_porous_medium
- carbon_deposition
- monolith_3d
- steam_reformer
表面-表面輻射の方向依存表面特性
表面-表面輻射インターフェースで, レイシューティング法を選択すると, 放射の入射角に依存する表面特性を定義できます. これは, 表面の放射率, 反射率, および透過率の不透明な表面および半透明の表面機能で使用できます. これは, 熱放射をさまざまな方向に吸収, 反射, および伝達するテクスチャまたはパターンを持つ表面をシミュレートする場合に役立ちます.
関与媒体中輻射のための半透明表面
新しい半透明表面機能は, 関与媒体中輻射インターフェースで使用できます. 外部境界では, 外部放射強度を指定し, 表面を拡散的または鏡面的に透過するこの入射強度の部分を考慮することができます. 内部境界では, 表面の両側の放射強度が考慮されます. この境界条件は, 使用される媒体サンプル上の透明な媒体からの入射輻射線をモデル化する場合に特に役立ちます. たとえば, 輻射特性の特性評価をモデル化する場合に役立ちます. この機能は Radiative Cooling of a Glass Plate with Semitransparent Surfaces モデルで示されます.
積層材料の熱接触と対称性
新しい機能により, 積層材料のモデリング機能が拡張されます. 新しい熱接触界面機能を使用すると, 層間の熱抵抗の原因となる積層シェルの層間の表面の凹凸と内部界面のギャップを表すことができます. これは, 熱接触を伴う積層複合シェルの熱膨張, 界面モデルで示されているように, 熱性能に対する層間剥離の影響をモデル化するために必要です. さらに, 伝熱 (シェル) インターフェースで導入された対称機能を使用すると, エッジに対称条件を設定して, 対称モデルを作成でき, モデルを縮小することができます.
流体の熱伝達における理想気体材料の自動検出
さまざまな伝熱インターフェース内で利用可能な流体機能が更新され, 理想気体の仮定を利用して計算効率が向上しました. 流体タイプリストの新しい[材料から]オプションは, 各ドメイン選択に適用された材料が理想気体であるかどうかを自動的に検出し, いずれの場合にも関連する特性を使用します. これにより, たとえば, 圧縮性の非等温流での圧力仕事を計算するときに, 計算が高速化されます. COMSOL Multiphysics® および 材料ライブラリで利用可能なガスは理想気体としてモデル化されているため, 圧縮性の非等温流を備えた多くのモデルがこの改善により, 効率化されるでしょう.
熱とエネルギーのバランス
エネルギーと熱のバランスを定義するためのポスト処理変数が拡張され, 新しい構成がカバーされるようになりました. 具体的には, 変数は, 非等温流, 面外熱源, 体積力, 粘性散逸, 圧力の仕事, 境界応力, およ び内壁の法線速度がゼロ以外の場合のエンタルピーフラックスに関するものです. ポスト処理変数またはエネルギーと熱のバランスの定義も, 層状材料に拡張されました. エネルギーと熱のバランスは, シミュレーションの精度をチェックするためのソルバー誤差推定の代替基準で見ることができます. この機能は, Electronic Chip Cooling モデルで実証されています.
新しく更新されたチュートリアルモデルモデルとアプリケーション
COMSOL Multiphysics® バージョン5.6では伝熱モジュールに新しく更新されたモデルとアプリケーションが追加されました.
フリーズドライ
アプリケーションライブラリタイトル:
freeze_drying
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半透明表面を持つガラス板の放射冷却
アプリケーションライブラリタイトル:
glass_plate_semitransparent_surface
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スズ溶融フロント
アプリケーションライブラリタイトル:
tin_melting_front
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蒸発速度の速い多孔質媒体での蒸発
アプリケーションライブラリタイトル:
evaporation_porous_media_large_rate
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インライン誘導加熱器
アプリケーションライブラリタイトル:
inline_induction_heater
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