Thermal Demo-同心多层铝管传热

教程内容

本教程旨在从初学者角度对Amesim帮助文档进行精讲，梳理逻辑和疑难点，以帮助更好地理解和入门。

如下图所示，这是一个两根铝管同心套在一起的案例，尺寸和温度如图，求中间材料是空气或玻璃纤维时的传热特性。

各个元件的参数都点开看看大部分都不好理解，但是为什么空气的材料要用gas with constant properties? 我刚开始看这个案例的时候也是一脸懵，我只是想学个铝管导热，为什么还要理解这么多空气的参数？

那最简单的，先不要管那么多，直接把材料改成干空气，看看结果怎么样。

从图中可以看到，不管用哪种材料定义，计算显示铝管的两个端口的温度几乎一样，所以对于自定义材料，可以认为只是官方文档为了说明有这个功能做的示意，常规仿真过程中如果对空气的物性参数要求没有那么高，选默认的干空气就可以了。

明明只是铝管导热，为什么case里多出来了4个元件？感觉好复杂。

我们先把案例简化一下，搭建下图这样一个最简单的模型，只用两个堵头把两个端口封起来，这才符合初学者看到这个案例所想象的样子。

运行并对比结果可以看出来，只用堵头封堵的情况下，内部温度没有维持在120度，而是降到100度左右，外部的温度也从35度升高到了50度左右，说明内外侧之间发生了传热温差。

但是官方案例的温度还是基本维持在120度和35度。

所以从这里可以明白，多出来的四个元件只是用来提供热源，让内外温度保持稳定的。

设置这个元件的时候，skin temperature和mean temperature的区别是什么。

官方的示意图的解释是，每个“材料层”都有自己的温度。计算两个“温度点”之间的传导取决于这两个点之间的距离。skin和mean是用户用来确定每个“材料层”的温度点是位于其中心还是边缘，如下图所示：

这里其实还是不太好理解，而且用本案例其实不太能说明白这个区别。我的理解是

指的是材料层内温度的平均值。在热传递建模中，对应温度点位于材料层的中心位置。采用这种温度设定时，在计算热传导等过程中，是基于材料层温度均匀分布、取平均温度值来处理的，更侧重于从整体平均的角度反映材料层的热状态。

指的是材料层边缘表面的温度。在热传递建模时，温度点定位在材料层的边缘。这种设定考虑了材料层表面的温度情况，在一些热传递分析中，当表面的热交换等情况对整体热过程影响较大时，就会采用表面温度来进行相关计算和分析。

至于自己做仿真的时候用哪个，需要结合自己的模型仔细分析，甚至两种设置都试一下，根据结果和物理现象分析到底选哪个，在本案例里不用太纠结这个问题点，只要知道这是处理离散问题的两种方式就可以了。

为什么中间层是空气的时候，材料设置为3层；中间层为玻纤材料的时候，设置为4层。

这和之前发表的文章铝板导热一样，中间的两层其实就是把玻纤材料离散为两层单元，这样计算的结果更精确一些。

铝管是中空的，所以内部可以加热，外部可以加热，所以就有两个端口可以设置内外热源。

材料层的编号是从最内部的1开始编，越往外数字越大。元件图标的下方也写明了材料层的编号，所以端口1对应的是最外层，把温度设置为35度，端口2对应的是最内层，把温度应该设置为120度。

本案例的疑难点如上，剩下的铝管几何参数、温度设定都比较简单，点开看看就能明白，所以这里就不在赘述了。