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第1章 绪论1

1.1 能源使用与环境1

1.2 当前能源利用概述2

1.2.1 锅炉燃烧及燃煤发电概述2

1.2.2 太阳能直接热利用概述3

1.2.3 太阳能光伏发电概述8

1.2.4 核能发电技术概述8

1.2.5 燃料电池发电技术概述10

1.2.6 海洋能（潮汐能、波浪能、洋流能、海洋温差能）利用概述11

1.2.7 水力能、风能、生物质能、地热能利用概述13

1.3 发展传热－传质－电磁工程仿真技术的重要性16

参考文献20

第2章 几何结构21

2.1 建立一维几何结构21

2.1.1 点的建立21

2.1.2 线段的建立23

2.1.3 多段线的建立24

2.2 建立二维几何结构24

2.2.1 圆的创建25

2.2.2 椭圆的创建27

2.2.3 矩形的创建28

2.2.4 正方形的创建29

2.2.5 多边形的创建30

2.3 二维几何结构的布尔运算30

2.3.1 并集30

2.3.2 交集32

2.3.3 差集33

2.3.4 组合36

2.4 编辑二维几何结构37

2.4.1 选择几何结构对象38

2.4.2 修改几何结构对象39

2.4.3 创建几何结构对象副本43

2.5 倒角与圆角49

2.5.1 倒角49

2.5.2 圆角50

2.6 二维综合实例52

2.7 建立三维几何结构63

2.7.1 长方体的创建63

2.7.2 圆柱体的创建64

2.7.3 圆锥体的创建66

2.7.4 球体的创建67

2.8 通过二维对象创建三维模型68

2.8.1 拉伸68

2.8.2 旋转69

2.9 三维几何结构的布尔运算72

2.9.1 并集72

2.9.2 交集73

2.9.3 差集74

2.10 编辑三维几何结构76

2.10.1 阵列76

2.10.2 复制79

2.10.3 镜像80

2.10.4 移动82

2.10.5 旋转83

2.11 三维综合实例85

参考文献97

第3章 网格划分98

3.1 建立自由三角形网格98

3.1.1 根据系统默认尺寸直接生成自由网格98

3.1.2 利用Size控制不同边的网格尺寸98

3.1.3 利用Size控制不同区域的网格尺寸100

3.1.4 利用Distribution控制不同边的网格数量101

3.2 建立结构网格103

3.3 建立自由四边形网格104

3.4 建立边界层网格105

3.5 建立拉伸网格107

3.6 建立双重网格109

3.7 建立装配体网格111

3.8 边网格114

3.9 复制网格117

3.9.1 复制面网格117

3.9.2 复制体网格119

3.10 网格转换121

3.10.1 面转换121

3.10.2 体转换123

3.11 网格划分综合实例124

参考文献129

第4章 数学方程求解130

4.1 代数方程130

4.1.1 COMSOL？默认算子、常数及函数130

4.1.2 一元一阶方程求解过程131

4.1.3 一元多阶方程的求解133

4.1.4 二元一阶方程组求解134

4.1.5 二元多阶方程组136

4.2 超越方程137

4.3 微分方程138

4.3.1 COMSOL符号约定138

4.3.2 微分方程的分类139

4.3.3 常微分方程139

4.3.4 偏微分方程144

4.3.5 微分代数方程153

4.3.6 经典微分方程155

参考文献160

第5章 传质仿真161

5.1 物质扩散涉及的物理量161

5.2 Fick's model简介163

5.3 Stefan-Maxwell model简介163

5.4 Dusty gas model简介164

5.5 具有菲克定律形式的尘气模型简介166

5.5.1 两组分尘气模型166

5.5.2 多组分尘气模型167

5.6 FM应用实例169

5.6.1 引言169

5.6.2 模型定义169

5.6.3 结果与讨论169

5.6.4 模型简介169

5.7 SMM应用实例177

5.7.1 引言177

5.7.2 模型定义177

5.7.3 模型简介178

5.8 DGMFM应用实例186

5.8.1 引言186

5.8.2 模型定义186

5.8.3 模型简介187

参考文献193

第6章 传热仿真194

6.1 热传导194

6.2 热对流195

6.3 热辐射195

6.4 换热器仿真196

6.4.1 引言196

6.4.2 模型定义197

6.4.3 结果与讨论197

6.4.4 模型简介197

6.5 汽车刹车盘在刹车前后温度变化仿真205

6.5.1 引言205

6.5.2 模型定义205

6.5.3 结果与讨论207

6.5.4 模型简介207

6.6 水杯中的自然对流仿真216

6.6.1 引言216

6.6.2 模型定义216

6.6.3 结果与讨论216

6.6.4 模型简介218

参考文献224

第7章 动量仿真225

7.1 自由空间中的动量方程225

7.2 多孔介质中的动量方程226

7.3 流体阀仿真227

7.3.1 引言227

7.3.2 模型定义227

7.3.3 模型简介228

7.4 混合器内部流场数值模拟234

7.4.1 引言234

7.4.2 模型定义234

7.4.3 结果与讨论235

7.4.4 模型简介236

参考文献242

第8章 导电仿真243

8.1 电荷守恒方程243

8.2 电导率244

8.3 有效电导率的计算247

8.3.1 引言247

8.3.2 模型定义247

8.3.3 结果与讨论247

8.3.4 模型简介248

参考文献254

第9章 燃料电池理论基础255

9.1 能源危机255

9.2 燃料电池简介255

9.2.1 燃料电池起源与发展255

9.2.2 燃料电池的分类256

9.2.3 固体氧化物燃料电池的开路电压（Nernst势）256

9.2.4 固体氧化物燃料电池的I-V曲线258

9.3 固体氧化物燃料电池的数学模型259

9.3.1 固体氧化物燃料电池的几何结构259

9.3.2 动量守恒方程260

9.3.3 能量守恒方程261

9.3.4 质量守恒方程262

9.3.5 导电方程263

9.3.6 电化学模型264

参考文献267

第10章 固体氧化物燃料电池仿真269

10.1 固体氧化物燃料电池多物理场模型269

10.1.1 引言269

10.1.2 模型定义269

10.2 模型简介274

10.2.1 模型向导274

10.2.2 全局定义274

10.2.3 创建几何模型276

10.2.4 定义设置277

10.2.5 边界条件设置282

10.2.6 网格划分290

10.2.7 计算292

10.2.8 结果与讨论292

参考文献293