Un'analisi termica calcola la conduzione di energia attraverso la geometria.

Metodo di trasferimento termico dell'analisi termica

La conduzione può essere definita matematicamente come:

Dove

• Q = flusso termico
• k = conducibilità termica, immessa come proprietà del materiale costante
• A = area sezione trasversale (calcolata dal software)
• = la variazione di temperatura nella direzione perpendicolare all'area

La conduzione è la base di ciò che viene calcolato in un modello. La vera potenza di un'analisi termica è la definizione corretta di come il mondo non modellato influisce su un progetto. Gli effetti esterni e alcuni effetti interni sono definiti come carichi.

I carichi termici possono rappresentare altri tipi di trasferimento termico

Convezione è il trasferimento di energia tra un fluido e un solido (in genere l'aria circostante). La convezione è definita matematicamente come:

Dove

• Q = flusso termico
• h = coefficiente di scambio termico convettivo (immesso manualmente e ritenuto costante)
• A = area della superficie selezionata (calcolata dal software)
• Ts = temperatura della superficie selezionata (calcolata dal software)
• T = temperatura del fluido ambiente (immesso manualmente e presunto costante)

Perché la convezione globale attorno ad un modello sia calcolata correttamente, è fondamentale il coefficiente di trasferimento termico convettivo. Molti fattori possono influire sul coefficiente, dalla velocità del fluido circostante al tipo di fluido circostante. Tenuto conto che spesso i computer utilizzano ventole per il raffreddamento, aumentare la velocità del fluido significa aumentare il valore h. Ad un valore h più elevato corrisponde una riduzione della temperatura. Anche le proprietà fisiche del fluido modificano il coefficiente. Per mantenere lo stesso quadro di riferimento, alcuni computer utilizzano il raffreddamento liquido anziché l'aria. I valori h da un liquido tendono ad essere più efficienti (maggiori) di un gas.

Un coefficiente di convezione naturale standard nell'aria è compreso nell'intervallo tra 5-25 W/m^2*K. Molti esempi sono disponibili online per diversi fluidi o condizioni.

Radiazione è il trasferimento di energia tra il modello e l'ambiente. La radiazione è definita matematicamente come:

Dove

• Q = flusso termico
• = costante di Stefan-Botzmann
• = emissività della superficie selezionata (immessa manualmente)
• A = area della superficie selezionata (calcolata dal software)
• = temperatura della superficie selezionata elevata alla quarta potenza (calcolata dal software)
• = temperatura ambiente circostante elevata alla quarta potenza (T immessa manualmente, il software la calcola alla quarta potenza)

L'utilizzo della radiazione presuppone un fattore di visualizzazione uguale a 1.

I carichi di radiazione considerano solo l'energia scambiata con l'ambiente e la radiazione attraverso il modello (da parte a parte o da superficie a superficie) non viene considerata. La radiazione può diventare la forma dominante di trasferimento termico nei casi di elevata variazione di temperatura elevate o bassi tassi di flusso. Si noti che l'equazione della radiazione presenta valori di temperatura elevati alla quarta potenza. Man mano che la temperatura aumenta, la radiazione può diventare rapidamente la forma dominante di trasferimento termico. Come accennato in precedenza, velocità basse come quelle di convezione naturale presentano coefficienti di trasferimento termico a bassa convezione. In questi scenari, la radiazione può diventare la forma più dominante di trasferimento termico.

Fonti di calore

Sono disponibili altri tre carichi che consentono di aggiungere o rimuovere calore all'analisi. Questi carichi utilizzano quantità specifica di energia anziché un metodo di calcolo fisico.

Calore interno -

• Consente di inserire o rimuovere una determinata quantità di energia da un corpo.

Fonte di calore -

• Consente di controllare una determinata quantità di energia attraverso una superficie.

Temperatura applicata -

• Blocca una superficie o un corpo su una temperatura specifica. Consente la generazione o la rimozione di una quantità infinita di energia per mantenere la temperatura specificata.