有限长通电圆柱导体温度分布的严格解及COMSOL模拟

doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.170651

大学物理 ›› 2018, Vol. 37 ›› Issue (8): 13-18.doi: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.170651

有限长通电圆柱导体温度分布的严格解及COMSOL模拟

崔新图，方奕忠，沈韩，黄臻成，廖德驹，冯饶慧

中山大学物理学院，广东广州510275

收稿日期:2017-11-27 修回日期:2018-02-01 出版日期:2018-08-20 发布日期:2018-08-20
通讯作者: 方奕忠，E-mail: stsfyz@ mail.sysu.edu.cn
作者简介:崔新图(1976—)，女，广东广州人，中山大学物理学院工程师，学士，从事大学物理实验教学与研究工作.
基金资助:
广东省高等学校质量工程项目(74130-18822503)资助

The exact solution and COMSOL simulation of temperature inside a finite length energized cylinder

CUI Xin-tu，FANG Yi-zhong，SHEN Han，HUANG Zhen-cheng，LIAO De-ju，FENG Rao-hui

School of Physics，Sun Yat-sen University，Guangzhou，Guangdong 510275，China

Received:2017-11-27 Revised:2018-02-01 Online:2018-08-20 Published:2018-08-20

摘要/Abstract

摘要： 用分离变量法精确求解了有限长通电圆柱导体在第二、三类边条件下不同测试点的温度随时间的变化关系，并利用COMSOL 多物理场仿真软件进行数值模拟，得到了温度在圆柱体内的分布图. 与实验测出的圆柱体上下表面及侧面中间位置的温度随时间的变化关系相比，数值模拟结果与实验曲线变化趋势一致，可达到的最高温度完全符合，并与解析解所得当通电时间足够长时系统会趋于一个稳定的极限温度分布的结果相符合.

关键词: 有限长通电圆柱体, 温度场, 分离变量法, 贝塞耳函数, COMSOL

Abstract: Using the variable-separated method，the exact solution of relationship between temperature and time inside a finite length energized cylinder under the second kind and third kind boundary conditions is obtained， and through the simulation by COMSOL multi-physics software of computers，the distribution diagrams of temperature inside the cylinder are also presented. It is found that the simulation results of the surface temperature and inner temperature of the cylinder are corresponded with the experiment values，the maximum temperature of the simulation results and experiments are almost the same，which agree with the prediction of the analytic solutions.

Key words: finite length energized cylinder, temperature field, variable-separated method, Bessel function, COMSOL

崔新图，方奕忠，沈韩，黄臻成，廖德驹，冯饶慧. 有限长通电圆柱导体温度分布的严格解及COMSOL模拟 [J]. 大学物理, 2018, 37(8): 13-18.

CUI Xin-tu，FANG Yi-zhong，SHEN Han，HUANG Zhen-cheng，LIAO De-ju，FENG Rao-hui. The exact solution and COMSOL simulation of temperature inside a finite length energized cylinder [J]. College Physics, 2018, 37(8): 13-18.

[1]	高金泽, 黄斐君, 韩润泽, 张昊, 景鹏飞. 超声波空化效应冲流压的模拟分析[J]. 大学物理, 2023, 42(9): 60-.
[2]	冯睿骐, 白翠琴. 用COMSOL模拟网球拍效应[J]. 大学物理, 2023, 42(7): 36-.
[3]	曹潇, 白翠琴. 铁氧体微波环形器的COMSOL仿真[J]. 大学物理, 2022, 41(9): 63-.
[4]	孔令昊, 李嘉琪, 曾天佑, 曾育锋. 双凹球面相控聚焦超声波场的产生与可视化[J]. 大学物理, 2022, 41(3): 78-.
[5]	石寰宇, 苗荣欣 . 浅谈电动力学角域静电场问题[J]. 大学物理, 2022, 41(11): 65-.
[6]	付全红, 郑建邦, 樊元成, 张富利. 无限大非接地导体平板的静电感应 [J]. 大学物理, 2021, 40(11): 5-.
[7]	张之禾, 陈　真, 陈　婷. 基于有限元仿真与3D 打印技术的特斯拉阀结构研究[J]. 大学物理, 2020, 39(04): 73-77.
[8]	何家奇, 韩社教. 共振频率激励下弦振动定解问题的求解[J]. 大学物理, 2019, 38(6): 45-.
[9]	方奕忠, 沈韩, 崔新图, 黄臻成, 廖德驹, 冯饶慧. 张角为直角两半径边简支时扇形薄板二维驻波的研究[J]. 大学物理, 2019, 38(10): 8-.
[10]	殷勇，王福谦. 基于保角映射的拉普拉斯方程降维法在求解温度场中的应用[J]. 大学物理, 2018, 37(6): 13-15.
[11]	马鹏德，李宇玻，孙琳，靳奉涛. 基于相位差起转机制异步电机的模型分析[J]. 大学物理, 2017, 36(5): 66-69.
[12]	方奕忠，沈韩，崔新图，廖德驹，冯饶慧，王钢. 扇形薄板二维驻波的研究[J]. 大学物理, 2017, 36(3): 8-13.
[13]	曹斌照;费宏明;杨毅彪;薛萍萍. 近零折射率超材料波导加载系统中数理方程的求解及COMSOL仿真[J]. 大学物理, 2016, 35(4): 15-15.
[14]	姚端正. 一种实现边界条件与方程均齐次化的方法[J]. 大学物理, 2013, 32(3): 53-53.
[15]	林琼桂. 再论端面受到空气阻力的弹性杆的振动[J]. 大学物理, 2011, 30(5): 7-7.

有限长通电圆柱导体温度分布的严格解及COMSOL模拟

The exact solution and COMSOL simulation of temperature inside a finite length energized cylinder

PDF (PC)

赞

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

Metrics

本文评价

推荐阅读 0