热电冷却（珀尔帖元件）
熱電冷却（ペルチェ素子）
理论与物理
概述
老师！ 今天要讲热电冷却（珀尔帖元件）对吧？ 那是什么东西呢？
利用塞贝克效应·珀尔帖效应的电子冷却。应用于传感器冷却、小型恒温槽。
控制方程
$$ Q_c = \alpha I T_c - \frac{1}{2}I^2 R - K\Delta T $$
$$ COP = \frac{Q_c}{P} = \frac{Q_c}{\alpha I \Delta T + I^2 R} $$
等等等等，热电冷却的话，也就是说这种场合也能用吗？
离散化方法
这个方程，在计算机上实际是怎么求解的呢？
要用有限元法（FEM）进行空间离散化。组装单元刚度矩阵，构建整体刚度方程。
矩阵求解算法
矩阵求解算法，具体是指什么呢？
通过直接法（LU分解、Cholesky分解）或迭代法（CG法、GMRES法）求解联立方程。对于大规模问题，带预处理的迭代法很有效。
| 解法 | 分类 | 内存使用量 | 适用规模 |
|---|---|---|---|
| LU分解 | 直接法 | O(n²) | 小～中规模 |
| Cholesky分解 | 直接法（对称正定） | O(n²) | 小～中规模 |
| PCG法 | 迭代法 | O(n) | 大规模 |
| GMRES法 | 迭代法 | O(n·m) | 大规模·非对称 |
| AMG预处理 | 预处理 | O(n) | 超大规模 |
也就是说在有限元法这部分偷工减料的话，后面会吃苦头对吧。我铭记在心！
商用工具中的实现
那么，要做热电冷却（珀尔帖元件）的话，可以用什么软件呢？
| 工具名 | 开发商/现状 | 主要文件格式 |
|---|---|---|
| Ansys Mechanical (旧ANSYS Structural) | Ansys Inc. | .cdb, .rst, .db, .ans, .mac |
| COMSOL Multiphysics | COMSOL AB | .mph |
| Ansys Fluent | Ansys Inc. | .cas, .dat, .msh, .jou |
| Simcenter STAR-CCM+ | Siemens Digital Industries Software | .sim, .java, .csv |
供应商谱系与产品整合历程
各个软件的来历，是不是还挺有戏剧性的？
Ansys Mechanical (旧ANSYS Structural)
请讲讲「Ansys Mechanical」吧！
COMSOL Multiphysics
请讲讲「COMSOL Multiphysics」吧！
1986年在瑞典成立。最初作为与MATLAB联动的FEMLAB开始，后更名为COMSOL。在多物理场方面有优势。
当前所属: COMSOL AB
听到这里，终于深刻理解为什么开发很重要了！
Ansys Fluent
接下来是Ansys Fluent的话题吧。是什么内容呢？
由Fluent Inc.开发。2006年被Ansys收购。基于非结构网格的通用CFD求解器。
当前所属: Ansys Inc.
哦～，开发的故事，超级有趣！ 请再多讲一些。
文件格式与互操作性
在不同求解器之间转换模型时，需要注意单元类型的对应关系、材料模型的兼容性、载荷与边界条件的表达差异。特别是高阶单元和特殊单元（粘聚单元、用户定义单元等），在求解器之间往往无法直接转换。
原来如此…格式这东西，乍一看很简单，实际上却很有深度呢。
实务注意事项
この記事の評価
ご回答ありがとうございます！
参考に
なった
なった
もっと
詳しく
詳しく
誤りを
報告
報告