Amesim分析典型玻璃传热过程例题解析
群里某位同学提到，我们公 众 号之前发的一篇文章《Amesim分析典型玻璃传热过程》中，最后提到的例题和答案对不上，经过核实确实不对。在此重新以该例题为例，逐一分析建模过程，供大家讨论。
一、问题
一块空气夹层玻璃（导热系数固定0.8W/(m·K））长×宽各1米，单层玻璃厚度均为8mm，中间空气夹层厚度10mm，玻璃表面和空气（导热系数固定0.0627W/(m·K））之间的表面对流换热系数为10W/(m2·K），空气夹层玻璃两侧的空气温度分别为-20℃和20℃，忽略辐射换热，求热流率dh和玻璃最外部两侧的壁面温度?
二、建模
上述问题是一个简单的热传导问题，所涉及元素均有对应的元件，可以考虑先将元件连起来，建模过程如下：
其中主要包括：
温度源-20℃和20℃
表面对流换热元件
平面热容夹层元件
三、参数设置：
3.1 温度边界设置
温度边界设置，直接输入温度即可；
3.2 表面对流换热元件设置
由于题目中已经给出了玻璃表面和空气之间的对流换热系数，因此计算类型需要选择第三个，如此一来换热面积和对流换热系数就可以直接输入了。因此直接设置面积为1㎡，10W/(m2·K），两侧设置相同。
3.3 夹层结构
该元件，需要选择如下模式，即“材料-材料-空气-材料-材料”夹层结构。原因在于，与之连接的是表面对流换热元件，计算的是壁面温度，如果用了“材料-空气-材料”夹层，实际上表面对流换热元件的边界就成了玻璃的中心温度了。
而选择了“材料-材料-空气-材料-材料”夹层结构，我们就可以选择热传导方式，由“平均温度”更改为“壁面温度”，这样一来，表面对流换热元件就可以以壁面温度为温度边界了，空气夹层中的空气也可以以壁面温度为温度边界了。
除此之外，还需要设置如下几何参数。下图标记的方框1中两个4mm共同表达一片玻璃的厚度为8mm，两块叠加以各自外侧的壁面温度作为热传导边界。空气层定义中，要选择气体物性参数定义方法，这样才能修改空气的导热系数。
3.4 玻璃物性设置
题目中明确了玻璃的导热系数，因此我们需要通过自定义材料，将导热系数修改为0.8，这样模型计算就会引用该参数。由于我们是稳态计算，热容和密度不影响计算结果。
四、求解设置
通过上述建模和参数设置，模型建立完毕。该问题求热流率dh和玻璃最外部两侧的壁面温度，我们既可以瞬态计算，也可以稳态计算。由于导热系数小，瞬态计算所需时间很久才能平衡，因此可以直接进行稳态计算，瞬间完成求解。在仿真设置面板的标准选项卡里面，仿真模型设定为“稳态”。
五、计算结果
计算结果显示，玻璃最外侧壁面温度为±7.2℃，热流率127.975W。
后记：
该例题，当初主要是在课程中讲述热传导过程中，平均温度和壁面温度的差异，以及对流换热模型适用于壁面温度而非中心温度。然而在《Amesim分析典型玻璃传热过程》这篇文中未给出建模过程，因此特地写下建模和参数设置过程，供大家参考和批评指正。
Theamal库是非常常用的库，包含了湿空气、对流换热、辐射换热、热传导等诸多基础元件，几乎所有热相关的计算都依赖这个库，希望大家能用好他们。
我们也做了Theamal库的详细视频教程，是第6期内容，公 众 号内回复“6”可以了解详情。
