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Comsol经典实例011：铜柱的感应加热

铜柱中的感应电流会使铜柱的温度升高，而温度的变化会导致铜的电导率发生变化。该

模型涉及电磁场与热场之间的相互耦合，要准确描述次物理过程，需要同时求解传热过程和

电磁场传播。

由感应电流引起的加热称为感应加热。由电流引起的加热称为电阻加热或欧姆加热。感

应电流加热中要解决的难题是需要对感应线圈中的大电流进行主动冷却。采用空心的线圈导

体并在其中灌入水可以实现这一目的。也就是使流速相当低，冷却水会形成高度发展的湍流，

在导体和流体之间进行高效传热。

本案例阐明了基于湍流和实时混合假设的水冷却简化的建模方法。

一、参数设置

Step01：打开comsol软件，单击“模型向导”选项创建模型，在模型的“选择空间维

度”界面选择“二维轴对称”，在“选择物理场”界面分别选择“传热→电磁热→感应加热”，

单击“添加”按钮。对应变量设置完毕以后，单击“研究”按钮，在“选择研究”树中添加

“所选物理场接口的预设研究”中的“频域-瞬态”研究，单击“完成”按钮进入软件主界

面，如图1所示。

图1软件主界面

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Step02：参数设置。在模型开发器窗口的全局定义节点下，单击“参数”子节点，在“参

数”设置窗口中，定位到“参数”栏，输入如图2所示的参数。

图2设置全局参数

二、几何模型

1.矩形绘制

Step03：添加第一个矩形。右键单击“几何1”节点，在弹出的下拉菜单中选择“矩形”，

定位到“大小和半径”栏，在“宽度”文本输入框中输0.3，在“高度”文本输入框中输0.4；

定位到“位置”栏，在“z”的文本输入框中输入-0.2。单击“构建选定对象”，如图3所示。

Step04：添加第二个矩形。右键单击“几何1”节点，在弹出的下拉菜单中选择“矩形”，

定位到“大小和半径”栏，在“宽度”文本输入框中输0.02，在“高度”文本输入框中输

0.15；定位到“位置”栏，在“z”的文本输入框中输入-0.075。单击“构建选定对象”，如

图4所示。

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图3构建第一个矩形

图4构建第二个矩形

2.圆形绘制

Step05：添加第一个圆。右键单击“几何1”节点，在弹出的下拉菜单中选择“元”，定

位到“大小和半径”栏，在“半径”文本输入框中输0.02；定位到“位置”栏，在“r”的

文本输入框中输入0.08。单击“构建选定对象”，如图5所示。

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图5构建第一个圆

Step06：添加第二个圆。右键单击“几何1”节点，在弹出的下拉菜单中选择“元”，定

位到“大小和半径”栏，在“半径”文本输入框中输Rc；定位到“位置”栏，在“r”的文

本输入框中输入0.08。单击“构建选定对象”，如图6所示。

图6构建第二个圆

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