Alert Circle

Diese Seite ist nicht mit dem Internet Explorer kompatibel.

Aus Sicherheitsgründen empfehlen wir Ihnen, einen aktuellen Browser zu verwenden, z. B. Microsoft Edge, Google Chrome, Safari oder Mozilla Firefox.

Hinweis zum Browser-Support

Simulation Wärmeleitfähigkeit

mit VGSTUDIO MAX

Simulieren Sie die Wärmeleitfähigkeit auf CT-Scans unterschiedlicher Werkstoffe mit dem Modul Transportphänomene-Simulation für VGSTUDIO MAX.



Simulation der Wärmeleitfähigkeit

Die Wärmeleitfähigkeit misst die Fähigkeit eines Werkstoffs, Wärme zu transportieren.

Das Modul Transportphänomene-Simulation für VGSTUDIO MAX

  • simuliert die stationären Temperatur- und Wärmestromfelder in einem Zweikomponentenwerkstoff, wobei jeder Werkstoff eine andere Wärmeleitfähigkeit besitzt – mit der Randbedingung, dass Einlass und Auslass mit den Wärmereservoirs verbunden sind, mit jeweils unterschiedlicher konstanter Temperatur;
  • arbeitet direkt auf den Voxeldaten und verwendet die subvoxelgenaue, lokal adaptive Oberflächenbestimmung in VGSTUDIO MAX;
  • verfügt über einen „Experimentmodus“ zur Durchführung eines virtuellen Experiments zum Wärmetransport sowie über einen „Tensormodus“ zur Berechnung des Wärmeleitfähigkeitstensors.



Die Berechnung der Wärmeleitfähigkeit basiert auf den folgenden Differenzialgleichungen für die stationären Temperatur- und Wärmestromfelder in einem Zweikomponentenwerkstoff:




wobei Ω der gesamte Simulationsbereich und Ωₐ der Komponentenbereich a (mit a = 1, 2) ist. Es wird angenommen, dass sich Ω₁ und Ω₂ nicht überlappen und ihre Vereinigungsmenge gleich Ω ist. T ist die Temperatur, φ der Wärmestrom, kₐ die Wärmeleitfähigkeit der Komponente a, Δ der Laplace-Operator und grad der Gradient-Operator.



Experimentmodus

Im Experimentmodus führt die Software ein virtuelles Experiment auf den CT-Daten einer Struktur durch, wobei der Wärmetransport durch die Struktur von einer Einlassebene zur einer parallel dazu verlaufenden Auslassebene simuliert wird. Als Randbedingungen können die Optionen „versiegelt“ oder „eingebettet“ senkrecht zur Einlass- und Auslassebene ausgewählt werden. Als treibende Kraft für den Fluss dient eine Temperaturdifferenz.

Wärmestrom (2D-Ansicht)
Wärmestrom (3D-Ansicht)
Relative Temperatur (2D-Ansicht)
Relative Temperatur (3D-Ansicht)
Stromlinien des Wärmestroms


Tensormodus 

Im Tensormodus berechnet die Software die effektive tensorwertige Wärmeleitfähigkeit. Die Berechnung des Wärmeleitfähigkeitstensors kann auf der gesamten Struktur erfolgen oder – anhand eines Integrationsnetzes – auf der gerasterten Struktur.

Tensormodus
Tensor der effektiven Wärmeleitfähigkeit pro Integrationsnetzzelle 
Mittlere effektive Wärmeleitfähigkeit (2D-Ansicht)
Mittlere effektive Wärmeleitfähigkeit (3D-Ansicht)
Hohlraumanteil (2D-Ansicht)
Hohlraumanteil (3D-Ansicht)


Zusätzlich zu den Eigenwerten und Eigenvektoren des Tensors werden die Komponenten des effektiven Wärmeleitfähigkeitstensors in Bezug auf das Simulationskoordinatensystem in einer Tabelle aufgelistet.



Vorteile