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Simulation du Transfert de Chaleur dans les Solides et les Fluides
Profil de température interne le long de l'un des tubes de l'échangeur de chaleur.
Création, Dissipation et Transfert de Chaleur
Avec le Heat Transfer Module, il est possible d'étudier les effets du chauffage et du refroidissement dans les dispositifs, les composants ou les procédés. Ce module dispose de tous les outils nécessaires pour simuler les différents modes de transfert de chaleur (conductivité, convection et rayonnement), en couplage ou non avec d'autres physiques aussi variées que la mécanique des structures, la dynamique des fluides, l'électromagnétisme et les réactions chimiques. Le Heat Transfer Module constitue une plateforme de simulation adaptée à toutes les secteurs industriels et à leurs applications, dans lesquelles création, dissipation ou transfert de chaleur sont au cœur du processus étudié ou y tiennent une grande part.
Matériaux et Données Thermodynamiques
Le Heat Transfer Module est doté d'une base de données matériaux qui répertorie les propriétés utiles (conductivité thermique, capacités thermiques et densités) des fluides et des gaz les plus courants, en particulier les données thermodynamiques indispensables à une analyse précise. Ces propriétés sont également disponibles dans le Material Library Module, qui répertorie les données de plus de 2.500 matériaux solides, dont les propriétés dépendent souvent de la température (module de Young ou conductivité électrique notamment). Le Heat Transfer Module autorise également l'import de données thermodynamiques et physiques, depuis Excel® et MATLAB®, et la connexion aux bases de données externes en thermodynamique à travers l'interface standard CAPE-OPEN.
Images Supplémentaires
Transfert de Chaleur Conjugué : un flux d'air est simulé dans l'enceinte de l'unité d'alimentation d'un ordinateur, alimenté par un ventilateur et une grille perforée, et ce afin de limiter l'échauffement interne.
Contact Thermique : Le courant électrique provoque l'échauffement d'un connecteur en contact. On appelle ce phénomène l'effet Joule. Les résistances thermiques et électriques aux points de contact sont couplées avec la pression de contact mécanique.
Chauffage par Induction : le chauffage par induction est utilisé afin de générer de très fortes températures dans un four à paroi chaude pour la fabrication de semi-conducteurs. Les facteurs suivants sont pris en compte : rayonnement de surface à surface entre le wafer et les parois du four, conduction et convection.
Rayonnement : la convection naturelle dans le gaz argon est provoquée par les variations de densité induites par les différences de température. Ces différences sont imputables au couplage thermique entre le rayonnement et le transfert de chaleur par conduction et convection.
Changement de Phase : Une barre de glace est congelée de façon permanente à une extrémité et maintenu à la température de 80 °C à l'autre. Le profil de température sur une période de temps représenté par le graphique prend en compte la chaleur latente ainsi que la différence entre les propriétés solides et les propriétés de matériau (conductivité et capacité thermique, par exemple).
Couches Minces : simulation d'un circuit de chauffage, avec effet Joule induit par l'application d'un courant continu, transfert de chaleur et analyse mécanique structurelle de la couche mince résistive sur une plaque en verre plein.
Une Méthode de Travail Unique
Le Heat Transfer Module est unique dans le monde de la modélisation dans la mesure où il est entièrement dédié à la simulation des effets thermiques dans les procédés de fabrication et la conception des produits. COMSOL a choisi une approche unique pour la création des modèles et l'utilisation des simulations appliquées au transfert de chaleur et à tous les autres phénomènes physiques à l'œuvre dans vos applications. Vous disposez ainsi d'un outil standard d'échange avec les ingénieurs et services techniques qui étudient d'autres phénomènes. Quelles que soit les physiques que vous ou vos collègues avez choisi de prendre en compte dans une application spécifique, vous bénéficiez d'une même méthode de travail, selon les étapes suivantes :
Importer ou dessiner la géométrie de l'appareil ou du système Sélectionner les données ou les fonctions matériaux à partir des mêmes fichiers, pour des propriétés constantes ou fonction de la température Choisir la description la plus adaptée au transfert de chaleur du système, dans une plage d'interfaces spécialisées qui peuvent ou non dépendre des autres physiques couplées au système Inclure les autres effets physiques couplés aux effets du transfert de chaleur Définir les conditions et contraintes applicables aux frontières du système Mailler le système, puis utiliser les mêmes maillages ou des maillages dérivés pour différentes simulations Exécuter le processus de résolution, en utilisant le solveur et les paramètres adaptés à l'analyse en cours Traiter et visualiser les résultats, et les inclure dans les mêmes graphiques et figures même s'ils proviennent de simulations différentes
Plateforme Unique de Simulation des Effets Thermiques pour les Procédés de Fabrication et la Conception des Produits
Avec COMSOL Multiphysics et ses nombreux modules complémentaires, COMSOL met à votre disposition un outil unique pour développer dans les moindres détails vos procédés et conceptions, quels que soient les phénomènes physiques étudiés. Par exemple, vous pouvez commencer par l'effet Joule pour les composants du système, puis passer à leur refroidissement par circulation d'air dans le système et finir par les contraintes thermiques induites. Vous pouvez également choisir de simuler tous ces effets en même temps.
Le transfert de chaleur est un effet physique im