傳熱問題在不同的行業(yè)產生影響，需要進行詳盡分析，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上，給出了有關基礎傳熱、熱流耦合傳熱、相變傳熱、多物理耦合傳熱、傳熱參數與結構優(yōu)化、深度神經網絡代理模型訓練等案例分析，盡可能多地涉及COMSOL傳熱分析的各個方面，每個案例給出相關的背景與詳細的分析過程及注意事項，為讀者具體應用提供參考。
本書可作為機械、材料、水利、土木、暖通、動力、能源、化工、航空、冶金、環(huán)境、交通、電力電子、超算、醫(yī)藥、生物等領域的科研與工程技術人員使用COMSOL軟件進行傳熱分析及傳熱參數優(yōu)化的參考書，也可作為這些專業(yè)領域的本科生和研究生學習數值傳熱分析、有限元法及COMSOL軟件的教學用書。
·案例豐富：覆蓋基礎到多物理耦合等多類案例，直擊工程傳熱難題。
·實戰(zhàn)導向：每個案例含背景、詳細流程及注意事項，可直接參考應用。
·跨域適配：適配機械、能源、醫(yī)藥等多行業(yè)科研與工程技術人員需求。
·配套完善：附贈教學視頻 PPT，助力理論學習與實操落地雙重提升。
江帆，廣州大學機械與電氣工程學院教授、研究生導師，長期從事機械創(chuàng)新設計、機械 CAE/CFD 的教學、研究工作；中國人工智能學會可拓學專業(yè)委員會副秘書長、可拓創(chuàng)新方法研究中心副主任，中國圖學學會制圖技術委員會副秘書長。主持或參與科研立項 20 余項，發(fā)表論文 70 余篇，授權專利 20 余件，兩項成果獲廣東省科技進步二等獎；已出版《機械原理》《TRIZ創(chuàng)新應用與創(chuàng)新工程教育研究》《TRIZ 與可拓學比較及融合機制研究》《創(chuàng)新方法與創(chuàng)新設計》《有限元基礎與 COMSOL 案例分析》等圖書。 溫錦鋒，廣州大學機械與電氣工程學院研究生，主要研究方向為微流控、CFD，熟練使用 COMSOL、ANSYS 和 ABAQUS 等仿真軟件；已發(fā)表 COMSOL 相關論文1篇，授權發(fā)明專利 7 項；已出版《有限元基礎與 COMSOL 案例分析》。
第 1章 工程傳熱與有限元分析基礎 1
1.1 熱力學與傳熱學概述 1
1.1.1 熱力學基本定律 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 有限元法簡介 11
1.5.1 有限元方法 12
1.5.2 加權余量法 12
1.6 平面?zhèn)鳠岱治龅?節(jié)點三角形單元 14
1.6.1 單元插值函數 14
1.6.2 內部單元加權余量模型 18
1.6.3 邊界條件計算方法 19
1.7 平面?zhèn)鳠岱治龅?節(jié)點四邊形單元 22
1.7.1 任意4節(jié)點四邊形單元 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 24
1.7.4 正方形 的等參映射函數 25
1.7.5 平面?zhèn)鳠岱治龅牡葏卧Ｐ汀?6
1.7.6 邊界條件計算方法 28
1.8 流動傳熱基礎 28
1.8.1 基本控制方程 29
1.8.2 湍流模型 29
1.8.3 流動初始條件和邊界條件 31
1.8.4 流動方程有限元求解思路 32
1.9 耦合傳熱基礎 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 單元插值函數的選取與收斂性分析 43
1.12 機器學習與傳熱分析 44
1.12.1 機器學習與傳熱有限元 分析 45
1.12.2 利用機器學習方法進行 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 內置的常數、變量與函數 60
2.4 自定義參數、變量、函數和材料 63
2.5 COMSOL自定義參量的常見錯誤 66
2.6 COMSOL錯誤處理的技巧 68
2.6.1 錯誤定位與查找思路 68
2.6.2 常見錯誤處理思路 69
2.6.3 使用技巧總結 70
第3章 傳熱基礎分析 71
3.1 不同材質平板導熱量分析 71
3.1.1 問題描述 71
3.1.2 建模思路及注意事項 71
3.1.3 具體計算 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 79
3.2.3 具體計算 79
3.3 建筑結構熱橋分析 86
3.3.1 問題描述 86
3.3.2 建模思路及注意事項 87
3.3.3 具體計算 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 94
3.4.3 具體計算 94
3.5 翅片的拓撲優(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 110
3.5.3 具體計算 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 118
4.1.3 具體計算 119
4.2 納米流體在微通道內的流動傳熱特性分析 128
4.2.1 問題描述 129
4.2.2 建模思路及注意事項 129
4.2.3 具體計算 130
4.3 機房內的傳熱分析 138
4.3.1 問題描述 138
4.3.2 建模思路及注意事項 138
4.3.3 具體計算 138
4.4 柔性渦發(fā)生器的振蕩強化傳熱分析 148
4.4.1 問題描述 148
4.4.2 建模思路及注意事項 148
4.4.3 具體計算 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 157
4.5.3 具體計算 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 165
4.6.3 具體計算 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 171
4.7.3 具體計算 172
第5章 相變傳熱分析 178
5.1 孔隙尺度相變填充床儲熱性能分析 178
5.1.1 問題描述 178
5.1.2 建模思路及注意事項 179
5.1.3 具體計算 179
5.2 管道中的結冰分析 188
5.2.1 問題描述 188
5.2.2 建模思路及注意事項 188
5.2.3 具體計算 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 199
5.3.3 具體計算 199
5.4 電池復合散熱分析 205
5.4.1 問題描述 205
5.4.2 建模思路及注意事項 205
5.4.3 具體計算 206
5.5 微通道中蒸汽氣泡生長分析 220
5.5.1 問題描述 220
5.5.2 建模思路及注意事項 220
5.5.3 具體計算 220
第6章 復雜傳熱分析 233
6.1 多孔介質傳熱分析 233
6.1.1 問題描述 233
6.1.2 建模思路及注意事項 233
6.1.3 具體計算 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 258
6.2.3 具體計算 259
6.3 管式反應器溫度條件優(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 276
6.3.3 具體計算 277
6.4 管式反應器的代理模型訓練 291
6.4.1 代理模型概述 291
6.4.2 問題描述 292
6.4.3 構建思路及注意事項 293
6.4.4 具體設置 295
參考文獻 311
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