Les études thermo-aérauliques
INEX simule dans ses études thermo-aéraulique les 3 modes fondamentaux de transfert de chaleur. Il existe 3 méthodes de transfert de chaleur :
Simulation de la conduction thermique
La conduction thermique de la chaleur se produit lorsqu’il existe un différentiel de température sur la longueur d’une pièce solide.
Les facteurs qui influencent la quantité d’énergie thermique transmise comprennent:
La dimension du composant
Plus la section des composants est grande, plus l’énergie thermique transmise est importante
Conductivité thermique du matériau composant
La capacité d’un matériau à conduire l’énergie thermique dépend de sa conductivité thermique, qui est une propriété intrinsèque du matériau. En général, les matériaux métalliques (l’acier, par exemple) transmettent davantage d’énergie thermique que les matériaux non métalliques ou les isolants…
Différence de température
L’énergie thermique s’écoulera de la région la plus chaude vers la région la plus froide. Plus le différentiel de température est important, plus il y a transfert d’énergie thermique
Simulation de la convection
Le transfert de chaleur par convection à partir de la surface d’un solide se produit par le mouvement du fluide adjacent, tel que de l’air ou un milieu liquide, le fluide plus chaud étant généralement évacué de la surface et remplacé par un fluide de refroidissement.
Le mécanisme de transfert de chaleur du mouvement du fluide modélisé à l’aide de CFD est de nature assez complexe, car il implique une conduction locale du transfert de chaleur, rendu possible par une couche limite de fluide à la surface.
Le transfert de chaleur par convection dépend du mouvement du fluide, de sorte que la couche mince de fluide adjacente à la surface du corps circule loin de la surface du corps et est immédiatement remplacée par une nouvelle couche de fluide plus froid.
Ce transfert de chaleur par convection est fonction de nombreux facteurs tels que
1. Surface de transfert de chaleur2
2. Valeur du matériau Coefficient de transfert de chaleur par convection
3. Différence de température entre la surface et le fluide libre
Formes de base de transfert de chaleur par convection
En simulation CFD, il existe deux formes de base de transfert de chaleur par convection à prendre en compte :
La Convection forcée
Dans un transfert de chaleur par convection forcée, le fluide adjacent est entraîné par une force d’entraînement externe. Dans ce cadre, ce n’est pas l’élévation du température qui initie le mouvement du fluide.
Un exemple d’une telle configuration peut être un ventilateur soufflant sur une surface de transfert de chaleur solide.
La Convection libre
En configuration de convection libre, le fluide est initialement dans un état stationnaire.
La circulation du fluide commence lorsqu’il se produit une élévation thermique localisée.
* Remarque : l’orientation de la surface de transfert de chaleur par rapport à la direction de la force de gravité influence également le transfert de chaleur par convection.
Si une surface est positionnée verticalement, les effets de la gravité peuvent aider à faciliter la circulation du fluide. Cependant, si la surface du corps est orientée horizontalement, les effets de la gravité ne facilitent pas la circulation de la chaleur.
Simulation du rayonnement
Le mécanisme de transmission de la chaleur par rayonnement implique l’émission d’ondes à la surface du corps de la source de chaleur. Ce mécanisme n’a pas besoin de passer par un milieu fluide, ce qui permet au rayonnement de se produire dans le vide.
* Notez qu’en théorie, toute surface dont la température est supérieure à 0°K émet de l’énergie thermique par transfert de chaleur par rayonnement.
À tout moment, une surface typique émet et absorbe de l’énergie thermique par transfert de chaleur par rayonnement avec une surface solide adjacente.
Les facteurs qui déterminent si une surface solide a un effet de refroidissement ou de chauffage dépendent
1. L’angle du trajet de transmission de photons par rapport à la surface du corps solide.
2. Emissivité et absorption des propriétés de surface du matériau
Non-linéarité
Le transfert de chaleur dépend d’un terme de température de quatrième ordre. Cela signifie que toute analyse de transfert de chaleur, y compris les effets de rayonnement, devient une solution non linéaire.
Calcul du facteur de vue
Le facteur de vue est un paramètre qui détermine la vue effective qu’une surface d’un panneau A a sur le panneau B. Cette vue définie le nombre la quantité d’énergie échangés entre deux panneaux. Nos simulation tiennes compte des angles de facteur de vue entre tous les composants, ce qui induit des temps de calculs nettement supérieurs.Test de la typgraphie du tritre 1