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Simulation de conductivité thermique
avec VGSTUDIO MAX
Simulez la conductivité thermique sur les données tomographiques de différents matériaux en utilisant le module Simulation de phénomènes de transport pour VGSTUDIO MAX.
Simulation de conductivité thermique
La conductivité thermique est l’aptitude d’un matériau à permettre le transport de chaleur.
Le module Simulation de phénomènes de transport pour VGSTUDIO MAX :
- Simule les champs de température et de flux thermique stationnaire dans un matériau à deux composants, chaque matériau ayant une autre conductivité thermique, à la condition limite que l’entrée et la sortie soient connectées à des réservoirs de chaleur dont chacun a une température constante différente.
- Traite directement les données voxel et utilise la détermination de surface locale adaptive à précision sous-voxel dans VGSTUDIO MAX.
- Comporte un « mode d’expérience »permettant d’effectuer une expérience virtuelle sur le transport de chaleur ainsi qu’un « mode tenseur » pour calculer le tenseur de conductivité thermique.
Le module de conductivité thermique est basé sur les équations différentielles suivantes pour les champs de température et de flux thermique stationnaire dans un matériau à deux composants
où Ω est le domaine de simulation complet et Ωₐ est le domaine de composant a (avec a = 1, 2). Il est supposé que Ω₁ et Ω₂ ne se chevauchent pas et que leur union correspond à Ω. T est la température, φ est le flux thermique, kₐ est la conductivité thermique de composant a, Δ est l’opérateur laplacien et grad est le gradient d’opérateur.
Mode d’expérience
En mode d’expérience, le logiciel effectue une expérience virtuelle sur les données CT d’une structure en simulant le transport de chaleur à travers la structure depuis un plan d’entrée vers un plan de sortie parallèles entre eux. Perpendiculairement aux plans d’entrée et de sortie, il est possible de définir des conditions limites étanches ou intégrées. Une différence de température doit être spécifiée comme grandeur d’entraînement du flux.
Résultats de calcul
Les résultats sont fournis sous forme de visualisations 2D et 3D du flux thermique et de la température relative. Les directions du flux thermique peuvent être visualisées par des lignes de courant en 2D et 3D :
- Flux thermique
- Température relative
- Lignes de courant de flux thermique
Résultats supplémentaires
Les résultats supplémentaires suivants sont fournis dans une vue de tableau :
- Conductivité thermique effective
- Tortuosité de diffusion (géométrique et algébrique)
- Facteur de formation
- Fraction de porosité
- Transport total de chaleur
- Gradient thermique
Les résultats suivants peuvent être affichés sous forme de courbes le long du sens de flux :
- Flux thermique
- Fraction de porosité
- Transport total de chaleur
Mode tenseur
En mode tenseur, le logiciel calcule la conductivité thermique tensorielle effective. Il est possible de calculer le tenseur de conductivité thermique pour toute la structure ou pour des incréments de la structure à l’aide d’un maillage intégré.
Résultats
Le logiciel permet de visualiser les résultats du tenseur de conductivité thermique en 2D et 3D.
- Les résultats sont affichés sous forme d’ellipsoïde dans le centre du volume simulé.
- Lorsque l’analyse a été effectuée sur un maillage intégré, les résultats sont affichés sous forme ellipsoïde dans le centre de chaque cellule.
- Les axes principaux de l’ellipsoïde sont alignés aux vecteurs propres du tenseur tandis que les longueurs des axes sont proportionnelles aux valeurs propres du tenseur.
- Lorsque l’analyse est effectuée sur un maillage intégré, il est également possible de visualiser la conductivité thermique effective moyenne et la fraction de porosité ainsi que les valeurs propres du tenseur de conductivité thermique en 2D et 3D.
En plus des valeurs propres et vecteurs propres des tenseurs, les composantes du tenseur de conductivité thermique effective par rapport au système de coordonnées de simulation sont fournies dans une vue de tableau.
Avantages
Facile à utiliser
- Connaissances en simulation non requises
- Aucun maillage nécessaire
Efficace
- Flux de travail homogène de la segmentation du matériau jusqu’à la simulation au sein d’un même logiciel
Réaliste
- Tous les détails microstructuraux sont capturés par une détermination de la surface avec une précision sous-voxellique.