在高溫環境、極端熱通量或材料退化行為顯著的工程應用中,例如太空飛行器熱防護系統、高溫製程設備或耐熱材料評估,工程設計已難以僅依賴經驗公式或單一量測結果進行判斷,而亟需能於設計初期即評估材料性質、幾何結構與熱載入條件對溫度場與材料退化行為影響的分析工具。透過數值模擬,工程師得以在實體試作之前,系統性比較不同設計方案在溫度分佈、熱通量傳遞,以及燒蝕深度與速率等關鍵工程量上的差異,作為設計取捨與安全評估的依據。
基於此需求,COMSOL Multiphysics® 成為工程與研究領域中常用的多物理量有限元素分析(FEA)平台。其完整的中文操作介面與高度彈性的物理耦合架構,使使用者能以一致的建模流程,整合熱傳、材料行為與幾何變形等物理效應,將熱燒蝕相關問題具體化為可分析、可比較的工程模型。
COMSOL現已更新至
6.4 版,此次更新加入了全新的顯式動力學(Explicit
Dynamics)功能,使碰撞、爆炸、落摔等高速非線性事件的模擬更為精準可靠,同時推出顆粒流(Granular
Flow)模組,以離散元素法(Discrete Element Method, DEM)精細描述粉末與顆粒的運動與交互作用,此外新版本亦全面支援 NVIDIA CUDA® cuDSS GPU 求解器;在 AI 助手也支援各種OpenAI API 相容模型。
本課程將從
COMSOL Multiphysics 6.4 的基本操作與建模流程出發,首先介紹軟體介面、模型建立邏輯,以及
熱傳模組中常用的設定方式,並進一步說明熱燒蝕分析的物理背景與建模思路。課程上機實作內容將循序進行,先以一維(1D)熱屏蔽分析說明熱通量、材料熱性質與溫度反應之間的關係,再進階至二維(2D)熱燒蝕分析,實際示範材料在高溫加熱下的燒蝕行為與幾何演變。
透過案例導向的實作與講解,本課程將協助學員從零開始建立具工程意義的熱燒蝕模型,理解模型假設、材料參數設定、數值穩定性與後處理結果之間的關聯,作為後續高溫材料分析、熱防護設計或進階多物理場耦合研究的基礎。課程內容特別適合機械、航太、材料與相關理工背景,並對高溫熱傳、材料燒蝕或極端熱環境模擬有興趣之學員參加。
關於COMSOL結構/聲學、電磁/光學、流體/熱傳及電化學/電池等領域各項模組的資訊,可參考皮托公司網頁http://www.pitotech.com.tw/contents/zh-tw/d4693877_COMSOL.html