Konvektion

Was bewirkt die Konvektion?

• Die Konvektion wird auf eine Fläche angewendet, die aufgrund der Interaktion zwischen der Flüssigkeit in der Umgebung und der Fläche Wärme an die Umgebung überträgt. Ein Konvektionskoeffizient gibt an, wie viel Wärme auf diese Weise übertragen wird. Bei einem hohen Konvektionskoeffizienten überträgt die Fläche eine große Menge Wärme an die Umgebung. Dies hat zur Folge, dass die Temperatur der Fläche in etwa der Temperatur der Umgebung entspricht. Bei einem niedrigen Konvektionskoeffizienten überträgt die Fläche eine geringe Menge Wärme an die Umgebung. Dies hat eine erhebliche Differenz zwischen der Flächentemperatur und der Umgebungstemperatur zur Folge.
• Die Umgebungstemperatur ist die mittlere Temperatur der Umgebung, an welche die Fläche Wärme überträgt.
• Um für eine Fläche einen bestimmten Wert aufrechtzuerhalten, empfiehlt es sich oft, eine Konvektionslast mit einem großen Konvektionskoeffizienten anzuwenden und die Umgebungstemperatur der gewünschten festen Temperatur zuzuweisen.
• Damit die Konvektionslast in der Berechnung angewendet wird, müssen Sie einen Konvektions-Multiplikator auf der Registerkarte Multiplikatoren im DialogfeldAnalyseparameter zuweisen. Dieser Wert wird mit dem Konvektionskoeffizienten multipliziert, und das Produkt wird für die Konvektionslast in der Analyse verwendet.

Anwenden der Konvektion

Wenn Sie Flächen ausgewählt haben, können Sie mit der rechten Maustaste in die Anzeige klicken und das Pulldown-Menü Hinzufügen wählen. Wählen Sie den Befehl Konvektion an Fläche.

Bereich Konvektionskoeffizient

• Wenn der Konvektionskoeffizient für die gesamte Fläche unabhängig von der Temperatur konstant ist, geben Sie den Konvektionskoeffizient in das Feld Temperaturunabhängiger Konvektionskoeffizient ein. Zur Berechnung des Konvektionskoeffizienten anhand der Geometrie- und Strömungseigenschaften klicken Sie auf die SchaltflächeBerechnen. Hierdurch wird der Rechner für Film-/Konvektionskoeffizienten aufgerufen. Werte für den Konvektionskoeffizienten können auch in der Bibliothek gespeichert und aus ihr gelesen werden. Drücken Sie auf die Schaltfläche Aus Bibliothek lesen, um auf die Konvektionsbibliothek zuzugreifen. Weitere Informationen finden Sie auf der Seite Rechner für Film-/Konvektionskoeffizienten: Film-/Konvektionsbibliothek.
• Wenn der Konvektionskoeffizient entsprechend der Temperatur der Fläche schwankt, wählen Sie das Optionsfeld Temperaturabhängige Kurve, und geben Sie eine Kurvennummer ein, die zur Steuerung des Konvektionskoeffizienten verwendet werden soll. Klicken Sie auf die Schaltfläche Kurve bearbeiten, und geben Sie in einem tabellarischen Format den Konvektionskoeffizienten ein, der für die jeweiligen Temperaturwerte verwendet werden soll. Die Konvektionskoeffizientenwerte werden zwischen den Temperaturwerten linear interpoliert. Diese Kurve muss den gesamten Temperaturbereich umfassen, der von der Fläche während der Analyse durchlaufen wird. Zur Definition der Konvektionskoeffizienten bei Temperaturen zwischen den Datenpunkten wird die lineare Interpolation verwendet. Bei der Berechnung von Quadern, Tetraedern und 2D-Elementen wird der Konvektionskoeffizient anhand der Temperaturwerte an den Flächenintegrationspunkten bestimmt. Bei Schalen- und Stabelementen wird die mittlere Temperatur an der Elementfläche verwendet, um den Konvektionskoeffizienten zu bestimmen.

Bei einer stationären Wärmeübertragungsberechnung wird der Konvektionskoeffizientenwert mit dem Konvektions-Multiplikator auf der Registerkarte Multiplikatoren im Dialogfeld Analyseparameter multipliziert. Wenn Sie eine transiente Wärmeanalyse durchführen, wählen Sie im Feld Lastkurve die Lastkurve aus, die auf den Konvektionskoeffizienten angewendet werden soll. Der Konvektionskoeffizient entspricht zu jedem Zeitpunkt dem im Dialogfeld eingegebenen Konvektionskoeffizienten multipliziert mit dem interpolierten Lastkurvenfaktor. Bei einer Lastkurve von 0 wird der Konvektionskoeffizient während der gesamten Analyse konstant gehalten.

Bereich Umgebungstemperatur

Geben Sie als Nächstes in das Feld Temperatur die Temperatur der Umgebungsbedingungen ein, gegen die die Fläche konvektiert.

Bei einer stationären Wärmeübertragungsanalyse entspricht die Umgebungstemperatur ganz einfach dem von Ihnen eingegebenen Wert. Wenn Sie eine transiente Wärmeanalyse durchführen, wählen Sie im Feld Lastkurve die Lastkurve aus, die auf die Umgebungstemperatur angewendet werden soll. Der Temperaturwert wird mit dem für die Lastkurve eingegebenen Faktor addiert. Geben Sie im Dialogfeld einen Wert für Faktor Lastkurve ein, um die Maße konsistent zu halten. Dieser Wert wird mit dem interpolierten Lastkurvenfaktor multipliziert und dann zum Temperaturwert hinzuaddiert.

Temperatur zum Zeitpunkt T = Temperatur + Faktor Lastkurve * Lastkurvenfaktor interpoliert zum Zeitpunkt t

Bei einer Lastkurve von 0 wird die Umgebungstemperatur während der gesamten Analyse konstant gehalten.

Klicken Sie für beide Lastkurven auf die Schaltfläche Lastkurve anzeigen/bearbeiten, um im Editor für Lastkurven eine Lastkurve zu definieren, oder verwenden Sie das Dialogfeld unter Setup Modell einrichten Parameter Analyseparameter.

Bereich Optionen Schalen

Wenn die Konvektion auf Schalenelemente angewendet wird und auf beide Seiten angewendet werden soll, aktivieren Sie das Kontrollkästchen Last auf beide Seiten anwenden. Da ein Schalenelement überall dieselbe Dicke aufweist, entspricht das Anwenden einer Last auf beide Seiten dem Anwenden der zweifachen Last auf eine Seite.