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熱流耦合計算的節能保溫設計

為了解決恆溫熱水器推薦的問題，作者趙智偉 這樣論述：

對於恆溫動物（包括人類）而言，保溫是保持溫度，在冬季是保《暖》，在夏季是保《涼》，我們喜歡冬暖夏涼，於是利用各種能源，製造一個冬暖夏涼的環境。如何節能？我們考慮兩個部分：一、從基礎物理看熱與溫度，然後以數學的微分方程式計算分析節能問題，首先以保溫（杯）瓶、水容器為例，我們以熱傳遞方程式、流體運動方程式為基礎，計算保溫（杯）瓶、水容器內溫度、熱流與流速的分佈，保溫是節能的重要關鍵。二、實現溫度控制，因為控制是以物理為基本，在節能的情況下，溫度控制比較容易達成，否則控制的成本很高，浪費了能源，甚至達不到控制的目的。第一部分、我們以Comsol軟體程式求解熱傳遞方程式、流體運動方程式耦合的多重物理

問題，得到溫度、熱流與流速的分佈，可見得隔熱是節能的重要關鍵，為方便計、我們以穩態方程式的分析為主，意即忽略方程式中的《t》暫態項。第二部分、我們重視時間的變遷與環境的擾動（與上述方程式中的《t》項尺度、性質大不同），於是衍生出溫度控制的問題。我們以LM35感測IC、Arduino微控制器、電晶體電路連接繼電器趨動電熱器（或致冷器）等較大功率器件，達成昇、降溫度控制。