Comsol高温高压状态下锅盖热膨胀仿真模拟

Comsol

高温高压状态下

锅盖热膨胀仿真模拟

Comsol 有限元模拟

       

1. 高压锅原理

高压锅又叫压力锅，是一种常见的厨房锅具。其工作原理是基于水的沸点随气压增高的特性。当气压超过一个大气压时，水的沸点会升高至超过100℃，使得水在高于这一温度时才开始沸腾。高压锅通过将水紧密封闭在一个有限的空间内，阻止了水蒸气的扩散，从而保持内部的高压环境。这种设计使得水需要在更高的温度下才能沸腾，从而达到快速煮熟食物的效果。

   

图1. 高压锅实物模型

   

2. 模型简介

本模拟搭建了一个高压锅盖三维几何模型，建立和求解高压锅盖在高温和高压状态传热场和结构力学场的热膨胀耦合过程。计算模型和材料参数设置如图2和3所示。

     

图2. 平板反应器三维模型

     

图3. 材料参数

   

3. 物理场边界条件

图4展示了传热-结构力学物理场边界条件。本模型采用传热场和结构力学场耦合的热膨胀多物理场耦合方法进行计算，详细的物理场及边界条件设置如图4所示，网格剖分及质量分布如图5所示。

     

图4. 物理场边界条件

     

     

图5. 网格分布图

   

4. 结果展示

计算得到高温高压状态下锅盖的温度场、应力场和位移场分布如下所示。

     

图6. 温度场分布

     

图7. 应力场分布

     

图8. 位移场分布