Методические указания по выполнению лабораторной работы по курсу «Дополнительные главы математической физики»

Руководство быстрого начала работы с FEMLAB

Цель этого раздела состоит в том, чтобы ознакомить читателя со средой FEMLAB, сосредотачиваясь прежде всего на том, как использовать её графический интерфейс пользователя (GUI). Для облегчения усвоения этого быстрого начала, данный подраздел содержит обзор последовательности действий по созданию несложных моделей и получению результатов моделирования.

femlab моделирование интерфейс.

Двумерная модель теплопередачи от медного кабеля в простом радиаторе

Эта модель исследует некоторые эффекты термоэлектрического нагревания. Строго рекомендуется, чтобы Вы следовали последовательности действий по моделированию, описанной в этом примере, даже если вы — не специалист в области теплопередачи; обсуждение сосредотачивается, прежде всего, на том, как использовать GUI-приложение femlab, а не на физических основах моделируемого явления.

Рассмотрим алюминиевый радиатор, который отводит тепло от изолированного высоковольтного медного кабеля. Ток в кабеле приводит к выделению теплоты из-за того, что кабель обладает электрическим сопротивлением. Эта теплота проходит через радиатор и рассеивается в окружающем воздухе. Пусть температура внешней поверхности радиатора постоянна и равна 273 K.

Рис. 1.1. Геометрия поперечного сечения медной жилы с радиатором:

1 — радиатор; 2 — электрически изолированная медная жила.

В этом примере моделируется геометрия радиатора, поперечное сечение которого представляет собой правильную восьмиконечную звезду (рис. 1.1). Пусть геометрия радиатора плоскопараллельная. Пусть протяжённость радиатора в направлении оси z много больше диаметра описанной окружности звезды. В этом случае можно игнорировать вариации температуры в направлении оси z, т. е. температурное поле можно считать тоже плоскопараллельным. Распределение температуры можно рассчитывать в двумерной геометрической модели в декартовых координатах x,y.

Эта методика пренебрежения вариациями физических величин в одном направлении часто удобна при постановке реальных физических моделей. Вы можете часто использовать симметрию, чтобы создавать двумерные или одномерные модели высокой точности, значительно экономя время вычисления и память.