Amesim入门实例学习——热传导基础案例：导热铝棒

问题模型描述

 

基于AMESIM Demo：Linear conduction in an aluminum bar 进行学习：一个铝棒，铝棒周围绝热，沿铝棒方向上可以导热。如果加热其中一边，另一头温度如何变化？

建模

 所用组件

 

THSD00 - thermal solid properties (generic)

该模块用于定义模型中所用到的固体材料特性。

THTS1 - constant temperature source

该模块用于设置一个恒定温度的热源。

THC000 - thermal capacity

该模块代表导热固体，可以通过它设置导热固体的特征。

THCD00 - generic conduction

该模型用于连接不同的温度源（可以是恒定热源也可以是热固体）。通过温度input/output进行连接。

THSPR - calculation of solid properties

该模块可以用于计算材料的特性变化。可以起类似于传感器的作用。

 

THHF1 - zero heat flow source

热塞子，连在哪哪绝热。

 模型建立

 

回到问题模型，由于铝棒中间部分为向四周绝热，但是可以沿铝棒方向进行热传导，所以可以将铝棒分为两个部分，左边和右边，也可以分为铝棒和右表面。

设置参数

 来到参数设置步骤，依据问题描述进行设置即可：

材料定义：

两个部分定义思路：

铝棒+右表面：只观测右表面，整个左侧都被当成一个整体（用一个最小质量的thermal mass代替右表面）

铝棒左侧+铝棒右侧：将铝棒一分为两个等体积的部分，右侧面温度约等于右侧温度

依据问题，设置模型为使用材料类型、长度和接触面积设置导热参数，依问题设置中间铝棒的导热长度以及导热面积：

铝棒+右表面：铝棒质心离右表面距离为10mm

铝棒左侧+铝棒右侧：铝棒左右侧质心距离为10mm

设置材料计算器中所计算材料的index设置为与前面定义的一致：

热源定义，如问题描述设置为恒定40℃：

假设热源离铝棒有1mm距离，依据问题设置传导面积为1000mm2：

铝棒+右表面：铝棒质心离左表面距离为10mm

铝棒左侧+铝棒右侧：铝棒左侧质心离左表面距离为5mm

仿真分析

 仿真20s

结果

铝棒+右表面：

铝棒左侧+铝棒右侧

从仿真结果对比可以发现，铝棒+右表面的模型中，由于右表面的热容太小，导致右表面和铝棒虽然有较长的传热距离，但是温度几乎与铝棒温度完全一致，相对的，铝棒左侧+铝棒右侧的模型中，右半段的温度上升曲线则更加贴近实际。另外由于铝棒太短，传热速度很快，使得两种模型的结果看起来区别不大。

将问题做一个三维模型进行仿真，发现结果与上面的仿真结果相近：

三维模型中可以看到，温度呈梯度分布，符合我们的常识，但是Amesim模型中却没有反映出来。从上面的建模看，主要是我们对模型的分段不够多，假如将模型分为10段，每段之间距离2mm，再仿真看看，可以发现也能够较好地体现出铝棒各段温度变化了：

 

 

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