Wärmeerzeugung aufgrund des elektrischen Stroms - Modell

Voraussetzung: Ein Edelstahldraht leitet einen Strom von 200 A. Der Draht ist 1 m lang und hat einen Durchmesser von 3 mm. Der Draht wird in eine Flüssigkeit mit 110 °C eingetaucht. Der Konvektionskoeffizient zwischen der Flüssigkeit und dem Draht beträgt 0.004 W/(mm°C)

Materialeigenschaften:

Wärmeleitfähigkeit: 0.019 W/(mm°C) Leitungswiderstand: 0.0007 ωmm

Gesucht: Die Temperatur in der Mitte des Drahts.

In diesem Beispiel wird nur die Modellerstellung betrachtet. Anweisungen zum Einrichten und Durchführen der Analyse finden Sie unter Wärmeerzeugung aufgrund des elektrischen Stroms.

Die Temperaturverteilung über den Querschnitt des Drahts ist entlang der Länge konstant. Wir erstellen ein axialsymmetrisches Modell einer Länge von 10 mm des Drahts. Entwurfsszenario 1 ist die elektrostatische Analyse zur Bestimmung des Stromflusses und Entwurfsszenario 2 ist die Wärmeübertragungsanalyse, um die Temperaturverteilung zu bestimmen.

1. Starten Sie ein neues FEM-Modell. 
   1. Legen Sie den Analysetyp auf Elektrostatisch: Elektrostatischer Strom und Spannung fest.
   2. Legen Sie das Einheitensystem in Übereinstimmung mit der Problemaussage fest. Klicken Sie auf Standard Einheiten überschreiben, und wählen Sie Metrisch mmks (SI) aus dem Dropdown-Menü Einheitensystem, aber ändern Sie es dann in Frei definiert. Ändern Sie die Längeneinheiten in mm. Klicken Sie auf OK, um die Einheiten einzustellen.
   3. Klicken Sie auf Neu, und geben Sie einen Modellnamen ein.
2. Verwenden Sie Netz Netz 4-Punkt-Rechteck, um ein strukturiertes Netz des Drahts zu erstellen.
3. Geben Sie im Feld AB 4 ein. Geben Sie im Feld BC 20 ein. Für ein axialsymmetrisches Modell muss das Netz in der YZ-Ebene sein; die Y-Achse stellt den Radius und die Z-Achse die Mittellinie dar. Definieren Sie Punkt A als (0,0,0), Punkt B als (0,1.5,0), Punkt C als (0,1.5,10) und Punkt D als (0,0,10). Klicken Sie auf Anwenden.
4. Klicken Sie auf die Schaltfläche X, um das Dialogfeld Einstellungen Punktnetz zu schließen.
5. Verwenden Sie Ansicht Navigieren Ausrichtung Rechtsansicht, um das Netz anzuzeigen.
6. Für die Wärmeübertragungsanalyse wenden Sie eine Konvektionslast an der rechten Kante des Modells an (die Aussenfläche des Drahts). Verwenden Sie Auswahl Form Rechteck und Auswahl Auswählen Linien, um die Linien am rechten Rand des Modells auszuwählen. Verwenden Sie Zeichnen Ändern Attribute, um diese Linien in Oberfläche 2 zu platzieren.