COMSOL 实现变压器二维模型电磁 - 流 - 热耦合仿真

【COMSOL】【电磁-流-热耦合】【仿真】 comsol平台下的变压器二维模型的电磁-流-热耦合仿真，仿真效果如下所示。计算时间根据网格划分的粗细程度在1-3小时不等。简单易操作，保证到手可跑出如下图一致结果。

在工程领域，变压器的性能分析至关重要，而电磁 - 流 - 热耦合仿真是深入了解其运行特性的有效手段。今天就来分享在 COMSOL 平台下完成变压器二维模型电磁 - 流 - 热耦合仿真的过程。

一、仿真效果展示

先给大家看看最终的仿真效果（此处插入对应的仿真效果图），通过这个直观的结果，我们可以清晰看到变压器在电磁、流体和热方面的相互作用情况。不同区域的颜色变化展示了电磁场强度、流体流速以及温度分布等信息。

二、计算时间

计算时间这一块，它主要取决于网格划分的粗细程度。如果网格划分得比较精细，计算时间可能会长一些，大概在 3 小时左右；要是网格相对粗糙，1 小时左右就能完成计算。这就像是我们画画，画得越细致，花的时间自然越多。

三、操作流程与代码穿插

1. 模型建立

在 COMSOL 中创建二维几何模型，代表变压器的基本结构。比如简单的圆形绕组和矩形铁芯结构。以下是一段简单的 COMSOL 脚本代码片段（这只是示意，实际代码需结合具体几何结构调整）：

matlab 复制代码

geom1 = model.geom('geom1');
geom1.create('Rectangle', {'pos1', [0 0], 'pos2', [1 0.5]}); % 创建矩形铁芯
geom1.create('Circle', {'pos', [0.5 0.25], 'radius', 0.1}); % 创建圆形绕组

这段代码利用 COMSOL 的几何创建函数，分别生成了矩形铁芯和圆形绕组。这里的坐标和尺寸只是示例，实际中需根据变压器真实尺寸调整。

2. 物理场设置

接下来设置电磁、流体和热相关的物理场。以电磁模块为例，要定义电流密度、磁导率等参数。

matlab 复制代码

emw1 = model.physics('emw1');
emw1.A('J0', [0 0 1000]); % 设置电流密度
emw1.mu('mu0', 1); % 设置相对磁导率为 1

上述代码在电磁物理场中，设定了 z 方向的电流密度为 1000 A/m²，并将相对磁导率设为 1。在流体模块，要定义流体的流速、黏度等，热模块则需设定初始温度、热导率等参数，方式类似。

3. 网格划分

网格划分对计算结果和时间影响很大。一般先进行自由四面体网格划分，再对关键区域加密。

matlab 复制代码

mesh1 = model.mesh('mesh1');
mesh1.freeTetrahedral(); % 自由四面体网格划分
mesh1.refineFeature('geom1', 'Circle1'); % 对圆形绕组区域加密

这里先进行自由四面体网格划分，然后专门对圆形绕组区域（Circle1）进行网格加密，以提高该区域计算精度。

4. 求解与结果查看

设置好上述步骤后，就可以求解模型啦。求解完成后，通过后处理功能查看电磁、流、热耦合的结果，比如查看温度分布云图。

matlab 复制代码

study1 = model.study('study1');
study1.run(); % 运行求解
result1 = model.result('result1');
result1.plot('Temperature'); % 绘制温度分布

这段代码先运行求解，然后在结果模块中绘制出温度分布，方便我们直观了解变压器各部分的温度情况。

整个过程就是这样，简单易操作，保证大家到手就能跑出和展示图一致的结果。希望对大家在 COMSOL 平台进行电磁 - 流 - 热耦合仿真有所帮助。