COMSOL传热与多物理场耦合仿真

全书共11章，前3章为第一部分基础篇。第1章以传热学与计算传热学的发展为开端，介绍了计算传热学的发展概况及其应用领域，接着简要介绍了COMSOL Multiphysics 传热模块以及如何使用本书。第2章从传热学基础和控制方程的角度阐述了传热的三大方式及其耦合形式。第3章从实际操作角度出发，介绍了COMSOL的求解方法、数值稳定性和常见的报错解决方法。第4～7章为本书第二部分专题篇，笔者依托十余年的仿真经验，精心选取四类耦合传热方式进行专题介绍。第4章介绍了使用频率最高的固体传热、流体传热和共轭传热等物理场形式。第5章介绍了热应力与金属加工耦合的分析原理，涵盖热应力分析、相变传热分析和蒸发与冷却等内容。第6章介绍了4种形式的多孔介质传热，包含热平衡、热非平衡、地下水和裂隙流等多种传热形式。第7章介绍了电磁效应和传热场耦合场景，具体包含焦耳热、感应热和微波热3种常见热源类型。第8~11章为本书的第三部分应用篇，选取当今航空航天与动力、材料、生物、能源四大前沿领域，每个领域阐述3个有趣的案例，按照由浅入深的顺序较为详细地讲解了每一个操作步骤，使初学者可通过对照练习理解软件的使用技巧。本书是面向具有初步传热基础的读者编写的传热仿真入门指南，初学者可以通过本书获得对COMSOL传热学及相关耦合知识较为全面的了解，也可以在阅读完成第一部分基础篇的内容后，挑选自己感兴趣的专题和应用领域，学习对应的案例操作。如果读者需要对软件设置原理有更全面的了解，可以查看COMSOL翔实的用户帮助文档。

目录序前言常用物理量单位及意义第一部分 基础篇第1章 绪论2 1.1 传热学与计算传热学2 1.2 计算传热学发展概况3 1.3 传热学应用领域3 1.4 COMSOL传热模块简介4 1.5 本书的构架4 1.6 如何学习和使用本书5第2章 传热学基础与控制方程6 2.1 传热学基础6 2.2 导热基本理论7 2.3 对流传热理论分析9 2.4 热辐射基本理论11 2.5 常见的热场耦合形式14第3章 数值计算方法及COMSOL求解器18 3.1 数值求解的基本思想18 3.2 数值计算方法介绍18 3.3 COMSOL求解方法介绍21 3.4 COMSOL离散化25 3.5 COMSOL数值稳定性26 3.6 COMSOL常见报错及解决方法27第二部分 专题篇第4章 导热、对流和辐射34 4.1 固体传热35 4.2 流体传热38 4.3 固体和流体传热40 4.4 共轭传热40 4.5 辐射41第5章 热应力及金属加工44 5.1 热应力分析44 5.2 相变传热分析46 5.3 蒸发与冷却50第6章 多孔介质传热52 6.1 热平衡下的热传递52 6.2 热非平衡下的热传递54 6.3 地下水传热57 6.4 裂隙流和多孔弹性58第7章 电磁传热62 7.1 焦耳热62 7.2 感应热65 7.3 微波热68第三部分 应用篇第8章 航空航天与动力领域74 8.1 简介74 8.2 案例1 燃气轮机叶片74 8.3 案例2 卫星热布局92 8.4 案例3 稀薄气体气动热105第9章 材料领域125 9.1 简介125 9.2 案例1 超快激光加热金属膜125 9.3 案例2 增材制造温度-应力场138 9.4 案例3 化学沉积半导体材料152第10章 生物领域184 10.1 简介184 10.2 案例1 用于 DNA 扩增的便携式芯片184 10.3 案例2 肿瘤的微波热疗法213 10.4 案例3 介电探针检测皮肤226第11章 能源领域245 11.1 简介245 11.2 案例1 锂电池温度特性245 11.3 案例2 辐射冷却258 11.4 案例3 地热开发271结语与展望291参考文献292