Un análisis térmico calcula la conducción de energía a través de la geometría.

Método de transferencia del calor del análisis térmico

La conducción se puede definir matemáticamente como:

Donde

• Q = Flujo de calor
• k = Conductividad térmica, que se introduce como una propiedad constante del material
• A = Área de sección transversal (calculada por el software)
• = El cambio de temperatura en la dirección normal al área

La conducción es la base de lo que se calcula en un modelo. La potencia real de un análisis térmico define correctamente cómo el mundo que no se modela afecta a un diseño. Los efectos externos y algunos efectos internos se definen como cargas.

Las cargas térmicas pueden representar otros tipos de transferencia de calor

Convección es la transferencia de energía entre un fluido y un sólido (normalmente el aire circundante). La convección se define matemáticamente como:

Donde

• Q = Flujo de calor
• h = Coeficiente de transferencia de calor por convección (introducido manualmente y supuesto como constante)
• A = Área de la superficie seleccionada (calculada por el software)
• Ts = Temperatura de la superficie seleccionada (calculada por el software)
• T = Temperatura ambiente del fluido (introducida manualmente y supuesto como constante)

Para tener en cuenta correctamente la convección al mundo alrededor de un modelo, el coeficiente de transferencia de calor convectivo es clave. Muchos factores pueden afectar al coeficiente, desde la velocidad del fluido circundante hasta lo que es el fluido circundante. Cuando consideramos que los ordenadores suelen utilizar ventiladores para la refrigeración, al aumentar la velocidad del fluido aumenta el valor de h. El valor h más alto a su vez reduce la temperatura. Las propiedades físicas del fluido también cambian el coeficiente. Para mantener el mismo marco de referencia, algunos equipos utilizan refrigeración líquida en lugar de aire. Los valores h de un líquido tienden a ser más eficientes (más altos) que un gas.

Un coeficiente de convección natural estándar al aire está en el rango de 5-25 W/m^2*K. Se pueden encontrar muchos ejemplos en línea para diferentes fluidos o condiciones.

La radiación es la transferencia de energía entre el modelo y el entorno. La radiación se define matemáticamente como:

Donde

• Q = Flujo de calor
• = constante de Stefan-Botzmann
• = Emisividad de la superficie seleccionada (introducida manualmente)
• A = Área de la superficie seleccionada (calculada por el software)
• = Temperatura de la superficie seleccionada elevada a la cuarta potencia (calculada por el software)
• = Temperatura ambiente elevada a la cuarta potencia (T introducida manualmente, el software la calcula a la cuarta potencia)

Al usar radiación se da por hecho un factor de vista igual a 1.

Las cargas de radiación solo tienen en cuenta la energía intercambiada con el entorno; la radiación a través del modelo (de pieza a pieza o de superficie a superficie) no se tiene en cuenta. La radiación puede convertirse en la forma dominante de transferencia de calor en situaciones con cambios de temperatura altos o velocidades de flujo bajas. Observe que en la ecuación de radiación los valores de temperatura están elevados a la cuarta potencia. A medida que la temperatura aumenta, la radiación puede convertirse rápidamente en la forma dominante de transferencia de calor. Como ya se ha mencionado, las velocidades bajas, como las de convección natural, tienen coeficientes bajos de transferencia de calor por convección. La radiación puede convertirse en la forma más dominante de transferencia de calor en estas situaciones.

Fuentes de calor

Existen tres cargas más que pueden añadir o eliminar calor al análisis. Estas cargas utilizan la cantidad específica de energía en lugar de un método de la física para calcular la energía.

Calor interno:

• Permite introducir o eliminar la cantidad específica de energía de un cuerpo.

Fuente de calor:

• Permite que una cantidad específica de energía pase a través de una superficie.

Temperatura aplicada:

• Bloquea una superficie o un cuerpo en una temperatura especificada. Permite generar o eliminar una cantidad infinita de energía para mantener la temperatura especificada.