电阻加热建模

Simcenter STAR-CCM+ 可用于计算由电阻材料中流动的电流产生的热量。可以组合使用电阻加热模型和能量模型。

电阻热源与电流密度和电场成比例（请参见 Eqn. (4357)）。要考虑电阻加热：
  1. 按照上面章节（电流建模和磁场建模）中所述的准则准备电磁分析。在与导电区域关联的物理连续体中，激活所需的势模型。
  2. 通过指定适当的边界、交界面和区域设置完成电磁分析设置。相关准则，请参见电流建模和磁场建模。
    如果在边界或交界面处定义了电阻，Simcenter STAR-CCM+ 还考虑指定电阻引起的能量耗散（请参见 Eqn. (4360)）。
  3. 此外，还可以激活能量模型并指定热分析设置。所有能量模型（包括固体的有限元固体能量模型）都与电阻加热模型兼容。
    当连续体包含能量模型时，Simcenter STAR-CCM+ 会考虑能量方程中通过电阻加热模型计算所得出的热源。在导电材料的热分析中，如果与能量方程中所有其他源项的贡献相比，电阻热源的贡献非常大，则通常会考虑电阻加热。有关更多信息，请参见焦耳加热。
  4. 在分配给导电区域的物理连续体中激活电阻加热模型。
    有关模型依赖性和关联场函数的更多信息，请参见电阻加热模型参考。
  5. 要对多孔介质中的电阻加热建模，请遵循多孔介质中的电阻加热建模中的附加步骤。
  6. 在使用电阻加热模型的所有物理连续体中，展开相关的 [物理连续体] > 模型 > [材料模型] > 材料属性节点。
  7. 选择导电率节点，然后使用相应的方法指定材料的导电率。
    在热分析中，材料导电率通常是温度的函数，因此对热计算的精度有很大影响。当温度变化相对较小时，可以忽略材料导电率对温度的依赖性。当温度变化显著时，使用以下某种方法将导电率定义为温度的函数：
    选项步骤
    将 σ 定义为温度的多项式函数
    1. 选择多项式 (T)。
    2. 使用导电率 > 多项式 (T) 节点定义多项式函数。请参见使用多项式 (T)。
    使用 σ,T 值表定义 σ
    1. 选择表 (T)。
    2. 使用导电率 > 表 (T) 节点定义输入表。请参见使用表 (T)。
    使用用户自定义的温度函数定义 σ
    1. 选择场函数。
    2. 在自动化 > 场函数节点下，创建适当的温度相关场函数（请参见创建用户场函数）。
    3. 最后，选择导电率 > 场函数节点，然后将标量函数设为创建的用户场函数。
    定义各向异性 σ
    1. 选择各向异性。
    2. 在相关区域中，选择各向异性导电率节点并将二阶张量 σ 的分量定义为温度的函数。请参见张量。
  8. 准备所需的场景和绘图用于后处理并运行模拟。
比电阻热源 (Eqn. (4357)) 在求解过程开始时可能相当大，导致能量求解发散。
  1. 如果初始迭代期间能量求解发散，则可以：
    • 使用 Specific Ohmic Heat Source(比电阻热源) 场函数检查电阻热源项较大的临界区域。评估能否在这些区域中提高网格质量。
    • 在相关物理连续体的参考值中，降低最大允许温度。此选项对有限元固体能量模型不可用。
    • 在热分析中，解耦热求解和电磁学求解。即，冻结能量求解器并获得收敛势解，然后激活能量求解器以继续进行热分析。