JP | EN | ZH

热分析 — 相变 — 文章目录

相变传热是处理熔化和凝固时潜热吸收与释放的领域。这是相界面移动的移动边界问题(Stefan问题),如何在固定网格上表示潜热是数值分析的核心课题。蓄热材料(PCM)、铸造、冷冻保存、冰蓄冷等应用,都集中在利用“保持温度不变而吞吐大量热量”这一性质上。

《焓法相变传热分析》讲解把潜热纳入温度-焓关系、不显式追踪相界面而在固定网格上求解的标准公式(包括与等效比热法的比较)。《潜热效应建模》讨论相变温度区间的设定、与时间步长的关系,以及与验证用解析解(Stefan解)的对照等实现时必然遇到的问题。

收录文章

  • 铸造凝固模拟
    用由砂型吸热推导的Chvorinov公式讲解铸造凝固。由物性计算铝和钢砂型铸造的常数,说明体积相差6倍的立方体与平板只要“体积÷表面积”相同凝固时间就相同,给出使冒口比铸件晚凝固的尺寸,并总结防止缩孔的分析方法。
  • 焓法相变传热分析
    本文介绍焓法在相变传热分析中的应用,解释其与普通热传导分析的核心区别。针对凝固/熔化过程中温度不变但潜热持续释放或吸收的现象,通过铝合金凝固实例,说明如何利用焓法处理固液相变界面移动及潜热释放问题,
  • 热管的热仿真
    系统解析热管热仿真原理,讲解蒸发冷凝毛细回流四过程、等效热阻网络、毛细极限与Merit数工质选择,并介绍1D热阻模型与各向异性等效热导率建模的数值实现方法。
  • 潜热效应建模
    通过比较表观比热法与焓法,讲解凝固、熔化热分析中如何处理潜热。针对−10 ℃壁面使水冻结问题的精确解(6小时冰厚55.1 mm),数值计算表明时间步长600秒时表观比热法最多低估23%,而焓法误差在1%以内。
  • 熔化·凝固模拟
    用壁面保持低于熔点时斯特藩问题的精确解(诺伊曼解)计算凝固进程。壁面−10℃时,水结冰10 mm约需12分钟,100 mm约20小时。铝冷却300 K时100 mm需105秒,储热材料石蜡100 mm约需4天。
  • 糊状区(固液共存区)模型
    用算例讲解合金凝固中固体与液体混合区域(糊状区)的模型。Al-4%Cu合金按杠杆定律在580 ℃完全凝固,而Scheil公式在580 ℃仍有11.8%液相,最后7.9%作为共晶凝固;
  • 蓄热材料(PCM)的热模拟
    本文介绍相变材料(PCM)在热管理中的原理与应用。PCM利用熔化/凝固过程中的潜热吸收或释放大量热量,实现温度控制。文章以冰、石蜡、水合盐为例说明其特性,并探讨在电池包等场景中维持温度稳定的设计。
  • 斯特藩问题
    用精确解(Neumann解)和算例讲解熔化、凝固界面移动的斯特藩问题。斯特藩数0.2的石蜡熔化面1小时推进13 mm、4小时26 mm,按时间平方根推进;简单的准稳态近似在斯特藩数1时高估界面速度14%;

相关资源

NovaSolver编辑部
工程师与AI共同制作 — 编辑方针