Analisi Termica e Termo-strutturale
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L’analisi termica permette di calcolare l’andamento della temperatura in ciascun punto del sistema e dei flussi di calore utilizzando le equazioni della trasmissione del calore per irraggiamento, conduzione e convezione.
Tipicamente il problema dello scambio termico è un fenomeno non-lineare in quanto i coefficienti di scambio termico dipendono a loro volta dalla temperatura, pertanto di difficile previsione utilizzando il calcolo tradizionale.
Grazie all’analisi termica eseguita mediante modellazione FEM o CFD, è possibile determinare con accuratezza la distribuzione della temperatura e il percorso del calore all’interno del prodotto prima di aver realizzato il prototipo.
Ridurre i costi e il time to-market con la simulazione
I benefici dell’analisi termica
Le prove termiche di un sistema sono dei test costosi perché richiedono la realizzazione fisica del prototipo, con tutte le implicazioni economiche e tecnologiche che ciò comporta.
Nel malaugurato caso in cui il prodotto non superi la prova, è necessario modificare il progetto e reiterare tutta la prova, con i costi e i ritardi che ne conseguono.
Per questo motivo grazie all’analisi termica utilizzando un modello FEM o CFD del prodotto si riesce ad anticipare di settimane il risultato del test, abbattendo i costi legati alla prototipazione e alla sperimentazione.
Si potrà procedere al test termico sperimentale per la validazione finale del prodotto soltanto dopo che la simulazione avrà dato la giusta confidenza che la prova sarà superata con successo.
Che tipi di analisi termica offre SmartCAE
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Questo tipo di analisi permette di determinare la distribuzione delle temperature in condizioni di equilibrio trascurando gli effetti variabili nel tempo. Il modello può essere realizzato per un solutore FEM o CFD, in base al tipo di schematizzazione desiderata per simulare i meccanismi di scambio termico di conduzione, convezione e irraggiamento.
Consente di tracciare l’evoluzione nel tempo della temperatura per studiare il funzionamento durante un transitorio. Anche in questo caso l’approccio di simulazione può essere agli elementi finiti oppure ai volumi finiti.
I solutori CFD ai volumi finiti permettono di modellare l’interazione tra fluido e solido in maniera molto dettagliata, andando a determinare i corretti coefficienti di scambio termico convettivo sulle superfici bagnate.
L’analisi termo-strutturale permette di determinare lo stato di deformazione e di sollecitazione dovuto agli effetti combinati della temperatura e dei vincoli di montaggio del componente. Una volta nota la distribuzione di temperatura, è possibile utilizzare questa informazione come condizione di carico per conoscere l’entità delle dilatazioni termiche e degli stress termici indotte sul componente.
L’analisi termo-ottica è una disciplina nella quale viene valutato l’effetto delle distorsioni termiche di lenti o corpi riflettenti. A differenza delle dilatazioni termiche strutturali, nell’analisi termo-ottica la distorsione viene espressa utilizzando degli indicatori che esprimono lo scostamento della superficie ottica rispetto alla geometria nominale.
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