電磁熱耦合仿真探討一

今天開一個小話題，關于電磁-熱耦合的計算方法。也就是很多年前開始一直各大CAE廠商開始說的“多物理場”，電磁熱就屬于多物理場中的一種情況。熱（溫度）影響產品的性能、壽命、安全性。比如用手機刷視頻玩游戲久了發燙就卡了；電腦計算溫度高了容易死機，計算效率變低；超導會失超；人熱了也會變得更加煩躁……腦子一熱往往就會做錯事。

所以熱這個電磁的衍生產物如同噪聲、結構應力一般，在工業領域都需要去做一些“熱設計”。

先聊聊純熱的問題，描述熱的數學語言是熱擴散方程：

可見溫度隨著時間的變化受密度、比熱容、熱量、熱導率、溫度梯度決定。

如果我們在意的是最終的穩態溫度，那么直接就是個泊松方程：

計算電磁熱的話，我們就是把電磁產生的Q給算出來就可以得到想要的溫度場的東西了?？梢姛岜旧砬蠼馐呛芎唵?，重點是熱源的計算和邊界條件的準確給定了。

一些熱和數學語言的對應關系，以及我自己通俗理解的東西：

絕熱，溫度在各個方向上沒有變化：

恒溫，某個三維空間坐標上的溫度不變：

熱流，某個位置溫度的變化能力的一種描述：

熱傳遞，相對周圍溫度的熱流傳遞效果：

熱輻射，相對周圍溫度的輻射熱傳遞效果：

電磁分為靜態場、穩態場（頻域）、瞬態場（時域）、包含運動的瞬態場。

溫度場分為靜態、瞬態兩種。

現在要將電磁熱耦合計算的話，我大致將其分為下列幾種類型：

1.靜態電磁-靜態熱：純靜態問題，最簡單的形式、原理簡單，舉例如計算直流導線的歐姆熱溫度場。

2.穩態電磁-靜態熱：準靜態問題，計算更關心最終的溫度，而不是溫度變化的過程，舉例如計算干式變壓器的熱點溫度

3.瞬態電磁-瞬態熱：關心溫度的變化過程，變化時間，如電磁爐燒水到沸騰的時間。

4.運動瞬態場-靜態熱：關心運動物體的最終溫度，如電機的穩態溫升問題。

5.運動瞬態場-瞬態熱：關心運動物理的溫度變化過程，如電磁彈射溫度問題。

如上都是我個人對一些概念的理解，有錯誤一定要指正以防我在開始就錯了。接下來我會就著這些方向聊聊這其中的難點、重點，以及不足的地方，具體怎么寫其實我也沒有想好。今天先起個頭，一點點再灌水，然后以后再加入結構應力一起聊。