Une analyse thermique calcule la conduction d’énergie sur toute la géométrie.

Méthode de transfert thermique de l’analyse thermique

La conduction peut être définie mathématiquement comme suit :

Où :

• Q = Flux thermique
• k = Conductivité thermique, entrée en tant que propriété de matière constante
• A = Aire de la section transversale (calculée par le logiciel)
• = Changement de température dans la direction normale à la zone

La conduction est la base des calculs effectués dans un modèle. La véritable puissance d'une analyse thermique définit correctement la façon dont le monde qui n'est pas modélisé affecte une conception. Les effets externes et certains effets internes sont définis en tant que charges.

Autres types de transfert thermique représentés par les charges thermiques

La convection est le transfert d’énergie entre un fluide et un solide (généralement l’air environnant). La convection est mathématiquement définie comme suit :

Où :

• Q = Flux thermique
• h = coefficient de transfert de chaleur convectif (saisi manuellement, et admis comme constant)
• A = Aire de la surface sélectionnée (calculée par le logiciel)
• Ts = température de surface de la surface sélectionnée (calculée par le logiciel)
• T = température ambiante du fluide (entrée manuellement, constante supposée)

Pour prendre en compte correctement la convection dans l'univers autour d'un modèle, le coefficient de transfert thermique convectif est essentiel. De nombreux facteurs peuvent affecter le coefficient, de la vitesse du fluide environnant à celle du fluide environnant. Lorsque nous considérons que les ordinateurs utilisent souvent des ventilateurs pour le refroidissement, l'augmentation de la vitesse du fluide augmente la valeur h. La valeur h plus élevée réduit la température. Les propriétés physiques du fluide modifient également le coefficient. Pour conserver le même cadre de référence, certains ordinateurs utilisent le refroidissement liquide au lieu de l'air. Les valeurs h d’un liquide tendent à être plus efficaces (supérieures) qu’un gaz.

Un coefficient de convection naturelle standard pour l’air est compris entre 5 et 25 W/m^2*K. De nombreux exemples sont disponibles en ligne pour différents fluides et diverses conditions.

Le rayonnement est le transfert d’énergie entre le modèle et l’environnement. Le rayonnement est défini mathématiquement comme suit :

Où :

• Q = Flux thermique
• = Constante Stefan-Botzmann
• = émissivité de la surface sélectionnée (entrée manuellement)
• A = Aire de la surface sélectionnée (calculée par le logiciel)
• = Température de la surface sélectionnée élevée à la puissance 4 (calculée par le logiciel)
• = Température ambiante élevée à la puissance 4 (valeur T entrée manuellement, le logiciel calcule cette température à la puissance 4)

L’utilisation du rayonnement suppose que le facteur de visualisation est égal à 1.

Les charges de rayonnement ne prennent en compte que l'énergie échangée avec l'environnement, le rayonnement sur le modèle (pièce à pièce ou surface à surface) n'est pas pris en compte. Le rayonnement peut devenir la forme dominante de transfert de chaleur dans des situations où la température change ou où les débits sont faibles. Notez que l'équation de rayonnement présente des valeurs de température élevées à la quatrième puissance. Lorsque la température augmente, le rayonnement peut rapidement devenir la forme dominante de transfert thermique. Comme mentionné précédemment, les vitesses faibles, telles que celles de convection naturelle, ont des coefficients de transfert thermique par convection faibles. Le rayonnement peut devenir la forme de transfert de chaleur la plus dominante dans ces scénarios.

Sources de chaleur

Il existe trois charges supplémentaires qui peuvent ajouter ou supprimer de la chaleur dans votre analyse. Ces charges utilisent la quantité d’énergie spécifique au lieu d’utiliser une méthode physique pour calculer l’énergie.

Chaleur interne :

• Permet de placer ou d’enlever une quantité spécifique d’énergie dans un corps.

Source thermique :

• Permet à une quantité spécifique d’énergie de traverser une surface.

Température appliquée :

• Verrouille une surface sur ou un corps à une température spécifiée. Permettre de générer ou de supprimer une quantité infinie d'énergie pour conserver la température spécifiée.