2. Раздел «Heat Transfer» («Теплоперенос»)

2.1. 1D. Стационарный режим

Этот режим предназначен для расчета модели многослойных плоских стенок. Можно задать любые граничные условия, объемные источники и стоки тепла, и источники и стоки тепла на границе. Для цилиндрических стенок надо выбрать режим Axial symmetry (1D).

Рассмотрим модель двухслойной стенки с граничными условиями I рода с одной стороны и III рода c другой. В первой стенке работает объемный источник тепла 10000 кВт/м³.

Навигатор моделей

1. Откройте Model Navigator.

2. Выберите в списке Space Dimension 1D.

3. Application Mode выберите режим Heat Transfer>Conduction>Steady-state analysis.

4. Нажмите OK.

Откроется рабочая область с одной координатной осью.

Задание геометрии

1. Выберите пункт меню Draw>Specify Objects>Line.

2. В открывшемся окне надо ввести координаты стенки в поле Coordinates. 

3. Пусть толщина стенок 5 см и 15 см. Введите в поле цифры 0 0.05

4. Нажмите OK. В рабочей области на оси х появится линия, названная по умолчанию I1.

5. Откройте окно Draw>Specify Objects>Line еще раз

6. Введем цифры 0.05 0.2 для второй стенки.

• Это же окно можно открыть, если щелкнуть на кнопке Line при нажатой клавише Shift

7. Нажмите OK.

8. Нажмите кнопку Zoom Extents для того чтобы расположить фигуру на весь экран.

Физические установки Свойства подобласти

Теперь можно задавать физические свойства стенки.

1. Откройте окно Physics>Subdomain Settings… (в последней версии программы оно вызывается клавишей F8).

2. В Subdomain selection выберите номер стенки. В рабочей области эта область сразу выделится красным.

3. Введем в поля свойства в соответствии с таблицей 1-1

№ подобласти	Толщина стенок	Материал	Теплопроводность k [Вт/м*К]	Объемная мощность Q [Вт/м3]
1	5 см	Медь	400	10 000 000
2	15 см	Асбест	0.11	0

4. В стационарном режиме Density (плотность) и Heat capacity (теплоемкость) можно принять равными единице. В остальных полях оставить нулевые значения.

Граничные условия

Переходим к заданию граничных условий.

1. Откройте окно Physics>Boundary Settings… (F7).

2. В Boundary selection выберите номер границы.

В рабочей области соответствующая граница выделяется красным. Граница 2 – внутренняя, по умолчанию заблокирована. Чтобы её разблокировать, надо поставить галочку Interior boundaries.

3. Введите граничные условия в соответствии с таблицей 1-2

№ границы	Граница	Вид ГУ	Коэффициенты ГУ
1	Среда-Медь	Temperature	T0=373 К
2	Медь-Асбест	Continuity
3	Асбест-Среда	Heat flux	h=10 Вт/(м2*К) Tinf=293 К

• Коэффициент теплоотдачи h можно использовать как суммарный коэффициент теплоотдачи (лучистый + конвективный), а можно только как конвективный – тогда необходимо определить поля для лучистого теплообмена: Const – произведение коэффициента черноты и постоянной Стефана-Больцмана 5,67*10^-8 Вт/(м²*К⁴) и T_amb – температура окружающих тел в кельвинах. Если используются эти поля, то везде в программе надо указывать абсолютные значения, а решатель выбирать нелинейный (так как коэффициенты ГУ будут зависеть от искомого поля температур).

В нашем случае можно использовать линейный решатель, так как все физические свойства и коэффициенты приняты независящими от температуры.