Comsol热-流耦合的铝板加热冷却管道系统

铝板加热冷却管道系统

铝板加热冷却管道系统是一种用于精准控制铝板温度的工业装置。该系统主要由加热管道、冷却管道、循环泵、温度传感器以及控制系统等部分组成。在铝板加工过程中，加热管道通常采用电加热或热媒（如导热油）加热的方式，为铝板提供升温所需的热量，促使铝板达到合适的加工温度，以满足诸如热轧、退火等工艺要求。冷却管道则通过循环流动的冷却液（如水或专用冷却剂），带走铝板多余的热量，实现铝板的降温冷却，确保铝板在加工完成后迅速稳定至合适温度，防止因温度过高导致的材质性能变化。温度传感器实时监测铝板及管道内流体的温度，并将数据反馈给控制系统，控制系统依据预设温度值自动调节加热功率和冷却流量，维持整个系统温度的精确控制。 

在工业生产中，铝板加工过程对温度要求严苛，该系统能够确保铝板在轧制、锻造、热处理等工艺环节维持合适温度，提升加工精度与产品质量，减少次品率。例如在航空航天领域，用于制造飞机部件的铝板，经此系统精确控温，可保证其材料性能符合严格标准。在建筑领域，该系统有助于提升铝板幕墙等建筑材料的生产质量，使其能更好适应不同环境条件，延长使用寿命。

物理建模

铝板加热冷却管道几何模型、计算材料参数以及物理场边界条件如下图所示。

图1. 几何模型

网格划分

铝板加热冷却管道系统的网格划分是模拟分析中的关键步骤。对于铝板部分，因其形状规则，可采用结构化网格划分，以保证网格质量和计算精度。将铝板均匀划分成较小的六面体网格，使温度和应力分布能更准确地被模拟。

而对于管道系统，由于其结构复杂，存在弯道、接头等部位，需采用非结构化网格。在管道内壁及关键部位适当加密网格，以捕捉流体流动和热交换的细节。同时，要确保铝板与管道网格的衔接过渡合理，避免出现网格质量过低的情况，从而为后续准确的热流耦合模拟奠定基础。

结果展示