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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.

Flux thermique (vue 2D)
Flux thermique (vue 3D)
Température relative (vue 2D)
Température relative (vue 3D)
Lignes de courant de flux thermique

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.

Mode tenseur
Tenseur de conductivité thermique effective par cellule de maillage intégré 
Conductivité thermique effective moyenne (vue 2D)
Conductivité thermique effective moyenne (vue 3D)
Fraction de porosité (vue 2D)
Fraction de porosité (vue 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