正文
本篇介绍壳电流(Current in Shells)物理场设置,以及热电效应(Thermoelectric Effect)多物理场耦合的配置方法。
1. 壳电流物理场基本设置
添加「壳电流(ecis)」物理场,边界选择所有边界(1~4)。
- 壳类型:多层壳
- 勾选「使用所有层」
2. 导电壳 1(Conductive Shell)
默认节点,应用于所有边界:
- 层类型:常规
- 面外材料方向:结合使用层合板坐标系(无更改)
- 本构关系 Jc-E:传导模型为电导率,即 Jc = σE
- 电导率从材料读取
3. 初始值 1
所有边界初始电势 V = 0 V。
4. 电绝缘边界
电绝缘 1:应用于所有侧边(边 1~6),模拟薄膜侧面无电流流出,电流仅在面内沿引线传导。
5. 接地边界(Ground)
接地 1:手动选择边界 1(mat6,即 NiSi 引线的冷端),设置电势为 0V。这是热电偶的参考冷端,输出电压相对于该点测量。
接地端必须选在冷端引线处,且只选一个端点,否则会造成短路。热结点区域和 NiCr 引线保持浮空,由塞贝克效应自然产生电势差。
6. 层间连续性(电流场)
与传热场对应,设置三个连续性节点保证电势和电流密度连续:
- 连续性 1:源 = stlmat2,目标 = NiCr (mat5)
- 连续性 2:源 = stlmat2,目标 = NiSi (mat6)
- 连续性 3:源 = stlmat1,目标 = stlmat2
7. 热电效应多物理场耦合(核心)
添加「热电效应,多层壳 1(teels1)」多物理场耦合节点:
- 边界选择:所有边界(1~4)
- 勾选「仅限于分层边界」
- 耦合接口:
- 传热:壳传热(htlsh)
- 电磁:壳电流(ecis)
- 壳属性:使用所有层
- 热电属性:塞贝克系数 S_s = 来自材料
该耦合节点实现了两种物理效应的双向耦合:
- 塞贝克效应:温度梯度 → 电势差(Seebeck, S・∇T)
- 汤姆逊效应 / 焦耳热:电流 → 发热(在本模型中电流极小,焦耳热可忽略)
8. 边探针设置(结果监测)
在全局定义中创建边探针 1(edge5),用于实时监测冷端输出电势:
-
探针类型:平均值
-
选择:手动选择边界 4(热结点区域的某条边)
-
表达式:V(电势)
-
表和绘图单位:mV
-
积分设置:方法 = 积分,积分阶次 = 4,坐标系 = 空间
目录
该探针在瞬态计算过程中实时输出热结点电势随时间的变化曲线,是热电偶响应特性的核心观测指标。
9. 物理场设置检查清单
表格
| 物理场 | 关键边界条件 | 备注 |
|---|---|---|
| 壳传热 | 沉积光束功率(高斯激光)+ 对流热通量 + 热绝缘 | 激光是唯一热源 |
| 壳电流 | 接地(NiSi 冷端)+ 电绝缘(侧边) | 单端接地 |
| 热电效应 | 耦合 htlsh 与 ecis,塞贝克系数来自材料 | 多物理场核心 |
| 边探针 | 监测 V,单位 mV | 输出热电势 |
下一篇介绍网格划分、瞬态研究设置与结果后处理。