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社区首页 >问答首页 >圆柱形翅片(销鳍)的Simscape模型

圆柱形翅片(销鳍)的Simscape模型
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Stack Overflow用户
提问于 2016-07-24 08:17:38
回答 1查看 522关注 0票数 1

我想建立一个引脚鳍的热模型:

在圆柱体的左侧(红线),140°C的温度加热翅片。无论是在表面和右边的汽缸(蓝线),一个对流换热器正在冷却的翅片。在针内,存在热传导。

在这种情况下,可以在文献中找到销鳍T(x)长度上温度分布的解析解,例如这里 (公式18.12):

通过以下方式:

其中:

  • h_conv =W/m平方公里的对流换热
  • h_cond = W/mK中的导电传热
  • S=针的表面积(以平方米为单位)
  • A=销鳍的截面积,以平方米为单位
  • T_amb =℃环境温度
  • T_base =翅片左端的温度(以摄氏度计)
  • T_x =位置x处销钉鳍的温度

我把所有的方程放到Matlab脚本中来评估杆长的温度分布:

代码语言:javascript
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% Variables
r       = 0.01;             % Radius of the pin fin in m
l       = 0.2;              % Length of the pin fin in m
h_conv  = 500;              % Convective heat transfer in W/m²K
h_cond  = 500;              % Conductive heat transfer in W/mK
T_base  = 140;              % Temperature on the left end of the fin tip in °C
T_amb   = 40;               % Ambient temperature in °C    
n_elem  = 20;               % Number of division
x       = [0:l/n_elem:l]';  % Vector of division, necessary for evaluation

A       = r^2 * pi;         % Cross sectional area of the pin fin in m²
S       = 2 * pi * r * l;   % Surface area of the pin in m²

% Analytical solution
beta    = sqrt((h_conv*S)/(h_cond*A));
f       = cosh(beta*(l-x))/cosh(beta*l);

temp    = f*(T_base-T_amb)+T_amb;

% Plot of the temperature distribution
plot (x,temp);
axis([0 0.2 40 140]);

产生的温度分布如下所示:

我尝试基于示例铁棒热传导构建该设置的Simscape模型。在解决了Simscape的问题之后,我对分析性解决方案和Simscape解决方案进行了比较:

代码语言:javascript
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x_ss     = [0:0.05:0.2]';                    % Vector of division, necessary for evaluation of the Simscape results
temp_ss  = [T_base,temp_simscape(end,:)]';   % Steady state results of Simscape model at 1/4, 2/4, 3/4 and 4/4 of the length

% Plot analytical vs. Simscape solution
plot (x,temp);
hold on;
plot (x_ss,temp_ss,'-o');
axis([0 0.2 40 140]);

分析和Simscape解决方案的对应图如下所示:

从图中可以看出,Simscape模型(蓝色曲线)预测的温度比解析解(橙色曲线)低得多。由于我无法找出这种差异的原因,我感谢任何帮助!

您可以下载模型这里。filehoster (www.xup.in)将模型的名称从"PinFin.mdl“转换为"PINFIN.MDL",因此需要将文件扩展名修改为".mdl”,以便在Matlab中打开它。

你好,菲尔

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回答 1

Stack Overflow用户

发布于 2017-07-11 10:22:17

你用的是正确的方法。由于β参数的计算,结果不匹配。您有beta = sqrt((h_conv_S)/(h_cond_A));

尺寸是错误的,您需要: beta = sqrt((h_conv_P/(h_cond_A));

这里P= 2*pi*r。

有了这些修正,您会发现这两个输出(分析和模拟)都匹配得很好,足够精细的离散化(我使用了n_elem = 20)。

票数 0
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原文链接:

https://stackoverflow.com/questions/38550050

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