COMSOL 薄膜热电偶仿真(四):壳电流物理场、接地边界与热电效应多层壳耦合
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 1Conductive 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 1mat6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 stlmat27. 热电效应多物理场耦合核心添加「热电效应多层壳 1teels1」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 1edge5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 空间目录正文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。