熱傳模組的主要特色
˙源自輻射度演算法的表面對表面輻射計算
˙自然對流和熱膨脹的非等溫流
˙提供任意流率函數來描述風扇操作時的流場邊界條件
˙低和高導熱率的薄層和薄殼熱傳計算
˙ 針對人體組織所關連的熱、電磁交互等等的熱傳導方程式
(Bioheat)
˙ 提供為熱傳所量身訂做的後處理模式
˙能耦合處理任何熱傳過程的高度彈性和一般應用模式
˙垂直平面 (out-of-plane) 的熱傳邊界條件
˙異向性導熱率
˙數十個來自電子、熱處理、熱鑄造、生醫技術、生醫工程等等相關領域最先進的
。模型範例
˙可以選擇設定時間限制條件,和在端點或邊緣的通量
˙提供從自然環境領域的流場分析、石油工程和自然研究等等數十個範例模型
˙包含FEMLAB基本模組提供的所有功能,包含無限制的多重物理耦合能力、定義
。的統馭方程式和自行定義描述式的材料屬性
熱傳模組
廣義熱傳應用模式是熱傳模組中的骨幹,其包含對傳導、對流和輻射的熱傳參數定義,輻射傳播能以表面對環境,或表面對表面輻射的方式來定義,其中表面對表面輻射的處理是使用漫射(diffuse
reflection) 和遮蔽 (Shading) 效應的輻射度演算法 (radiosity method)。
薄殼熱傳應用模式是使用薄殼有限元素 (shell element) 來處理三維薄殼結構的熱傳問題,假設溫度隨薄殼厚度的改變是均勻的,這使得可以用最少量的計算資源來模擬複雜的薄殼結構。
非等溫流應用模式模擬密度改變情況下的流場問題,可以輸入各種表示式來描述壓力或溫度與密度的相關性式子,允許模擬自由對流與熱傳的混合問題。對於流場邊界條件,也可以設定任何時間函數的的流率或壓力邊界。
熱傳導應用模式讓使用者能在標準化的生醫熱傳參數中輸入相關屬性,這類型的分析不只對生醫工程中很重要,在任何熱量傳輸到人體組織的其他領域中,也可以耦合這些現象做互動式的模擬。
所有的應用模式在1D、2D、2D軸對稱和3D都可以模擬,除了薄殼傳導應用模式是獨具為了純3D模擬所設計的功能。
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.... . (左圖)生醫工程上的電探針熱療法
................(右圖)在銅的鑄造過程中,由液態轉為固態的相變化
FEMLAB模擬特點
FEMLAB專門以有限元素方法求解偏微分方程式,是多重物理耦合 數值模擬分析的先趨和領導廠商, 具備強大的數值功能,下列是此軟體的特色:
1. 無限制方程組數量的多重物理量耦合分析能力(Multiphysics)
2. "Equation Modeling",可使用通用式(General Forms),快速容易建立任意PDE系
。 統的模型
3. "Physics-to-code",可執行MATLAB程式最佳化及參數分析
4. 提供CAE模擬完整解決方案(由前處理、解題、到後處理一手包辦 ), 並提供
。 solidworks 的整合介面
5. 提供FEMLAB模型的MATLAB source codes
6. 全自動化可自動適應的網格產生程式,並具備詳盡而互動式的網格尺寸控制功能
7. 延伸模型庫中有近百個以上,收錄有各範例相關原理的文件
8. 互動式的後處理程式,可視覺化變數解的任意函數
9. 與Matlab及其Toolbox或 Simulink完全整合
10. 使用者可自訂任意PDE
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(上圖) 透過FEMLAB的最佳化設計,模擬熱光電壓系統
(TPV) 元件所能匯集熱能來產生的最大電能 |