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.

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

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