▲图1 电热水壶产品示意图

气泡分布失衡，拉低热效率：加热过程中，蒸汽气泡集中产生于加热管附近，远离热源的边缘区域气泡生成显著偏少，形成“加热盲区”，导致局部沸腾强度不一，整体传热效率下降，能量无法均匀传递。

温度梯度过大，影响产品寿命：底部加热区域易出现高温区与低温滞止区并存的局面，高温区水流循环不畅，热量积聚，不仅加速水垢附着、降低导热效率，更导致加热管长期处于热应力循环中，影响部件寿命。

加热噪音扰人，影响使用体验：加热管周边气泡密集生成且快速破裂，产生高频异响；同时温度梯度导致水流对流不均，冷水与高温水体交汇形成湍流，冲击壶壁产生低频振动噪音。两类噪音叠加，在居家休憩、办公或夜间等需安静的场景中，干扰环境，降低使用舒适度。

蜂巢云泊采用先进仿真底座构建“沸腾气泡仿真模型”，对电热水壶内水体从初始加热至饱和沸腾的全过程进行高保真还原。

▲图2 电热水壶结构几何模型

包括水壶外壳、真实流体区域、加热底座（加热管及导热盘）

首先，几何经过简化后提取流固耦合计算域，如下图：

▲图3 流固耦合计算域

之后，使用云泊前后处理软件网格划分功能划分网格以导入求解计算，网格模型如下：

网格生成完成后，随即开展仿真求解计算。采用多相流仿真模型，边界条件具体设置如下：底部加热管施加1200W功率以实现加热，流体域顶面则设为压力出口；求解过程采用瞬态计算方式进行。

在水壶沸腾场景的仿真中，核心关注气泡动态生成过程与底部加热面温度分布特征这两个关键指标。据此，仿真输出结果包含两部分：一是能够直观呈现仿真全过程的场景动画，二是反映最终状态的气泡体积分数云图，展示如下：

竖直截面展示气泡生成与分布特征，我们发现气泡主要集中产生于靠近加热管的区域；气泡分布明显不均匀，呈现出从加热管向外逐渐减少的趋势；这种分布不均可能导致局部沸腾强度差异，进而影响整体热效率和加热均匀性。

底部截面温度分布与加热均匀性分析显示，底部加热区温差近100℃，表明热传导与对流未实现均匀加热，或存在热边界层分离、流动滞止现象。其不仅降低能源效率，还可能引发局部过热，加速结垢或材料老化。

▲动画2 壶底气泡生成动画

加热管接触区沸腾强度高，但整体汽化率低，气泡集中于加热管附近，说明能量未充分扩散，汽化效率仍有较大提升空间。

最终气泡体积分数云图在云泊后处理模块的展示:

▲图5 气泡体积分数云图

通过对某型号1200W电热水壶开展沸腾仿真模拟，已验证其设计存在两大核心问题：一是底部加热不均匀，二是气泡产生带来的噪音问题。仿真结果不仅精确呈现底部加热过程对沸腾过程的具体影响，也为设计优化指明路径：通过调整加热管形状、材料及功率，改进底部加热方式，可系统性提升加热效率与均匀性，同步提高气泡生成稳定性（减少气泡在水体内破裂产生的大量噪音），并在节能与水垢控制方面实现综合增益。目前，蜂巢云泊正与新宝电器协同推进该产品的设计优化，致力于在能效、降噪及水垢改善等维度实现综合提升。

以小见大，加热均匀性所指向的精准热管理，其意义远超一壶开水。它既是家电领域的技术核心，也是高端制造业面临的共性挑战——从电饭煲内胆到新能源汽车电池热管理，其卓越性能的背后，无不依赖于对“热-流-固”多物理场耦合过程的精准控制。面对这一跨行业的共性命题，蜂巢云泊所构建的多物理场一体化仿真平台，正致力于为从日常场景到高端制造的广阔领域，提供精准而普适的解决方案。