Simulation der Erwärmung eines Heizleiterdrahtes (FEM / Genormte Berechnungen/COMSOL Multiphysics)

Modellierung mit COMSOL Multiphysics® , ein Seminar am 15.09.2025

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Thema: Simulation der Erwärmung eines Heizleiterdrahtes (3693 mal gelesen)

MBStud
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erstellt am: 22. Sep. 2011 20:11

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Hallo zusammen,

ich bin absolut neu beim Umgang mit COMSOL. Zurzeit versuche ich die Erwärmung (Joulsche Erwärmung) eines Heizdrahtes zu simulieren.
Messungen ergaben das sich der Draht (Kantahl A, d=0.3mm und l=3.93m) in ca. 10sec auf ca. 250°C erwärmt. Dieses versuche ich in einer Simulation nachzubilden.

Ich denke es liegt allgemein an den Randbedingungen.
Bei einer Test-Simulation (d=2mm, l=1m) entsteht bereits eine Temperatur von 4300°C nach 3sec Simulation!
Randbedingungen:

-Potential an beiden Enden, 0V und 90V.
-Anfangstemperatur 273K.
-Wärmeübertragung an der Oberfläche mit entsprechendem Wärmedurchgangskoeffizienten.

Wie komme ich auf einigermaßen Reale Ergebnisse?

Ich wäre für Hilfe sehr Dankbar.

Grüße

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geiswd
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erstellt am: 16. Feb. 2012 09:56

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Hallo,

keine Ahnung, ob die Frage noch aktuell ist. Ich würde erst einmal überprüfen, ob die Materialparameter passen und auch temperaturabhängig angegeben wurden (Leitfähigkeit muss sich ja bei steigender Temperatur verringern). Vorsicht: bis Version 3.5a werden bei nicht definierten Materialdaten als Default die Daten für Kupfer verwendet.

Ist die Potentialdifferenz an den Enden bekannt oder der Strom? Fallst letzteres der Fall ist, kann man eine sog. "Floating Potential Randbedingung" angeben, die entweder über den Gesamtstrom oder die Stromdichte festgelegt ist.

Die Frage ist auch noch, wie die Wärmeübergangskoeffizienten aussehen und ob sie realistisch sind. Mit vorhandenem Heat-Transfer-Modul berechnet COMSOL so etwas auch automatisch.

Hoffe, das hilft ein bisschen weiter.
Grüße.

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Juchte
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Beiträge: 2
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Comsol Multiphysics 4.2a

erstellt am: 17. Feb. 2012 00:12

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Nur für MBStud

Hallo,

ich hatte schon einmal das selbe Problem bei einem ähnlichen instationären Aufheizvorgang eines Heizdrahts.
Die Lösung bei mir brachte eine Korrektur in den Materialeigenschaften.
Ich habe hier die Temperaturabhängigkeit der elektrischen und der Wärmeleitfähigkeiten eingebracht und dann hat das Ergebnis sehr gut mit den experimentellen Daten überein gestimmt.
Ausserdem empfehle ich mal einen Blick in das COMSOL Diskussions Forum.
Dort sind viele interessante Beiträge zu lesen: http://www.comsol.de/community/forums/

Gruß und viel Erfolg

[Diese Nachricht wurde von Juchte am 17. Feb. 2012 editiert.]

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