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Thermische Simulation

Unter thermischen Simulationen versteht man vor allem die Berechnung der Temperatur entweder im stationären Fall (eingeschwungener Zustand) oder im transienten Fall, d.h. die Temperatur ändert sich mit der Zeit.

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Berechnung durch FEM Simulation

Temperaturberechnungen kann man vereinfacht mit FEM berechnen, indem man die wärmeübergangswerte und die Fluidtemperaturen vorschreibt, soweit diese bekannt sind. Oft sind diese Berechnungen aber nicht hinreichend genau. Insbesondere, wenn es sich um freie Konvektion handelt und die erwärmte Luft nicht ohne Behinderung aufsteigen kann.

Aber auch bei hohen Temperaturgradienten im Fluid und unterschiedlichen Strömungsbedingungen sind diese verschmierten Ansätze zu ungenau. In diesen Fällen ist die Strömungssimulation über CFD der geeignetere Ansatz.

Bei FEM-Methoden greift man zur Bestimmung der Wärmeübergangswerte auf empirisch ermittelte Daten zurück, wie sie z.B. im Wärmeatlas zu finden sind. Bei der Strömungsberechnung sind die Wärmeübergangswerte ein Ergebnis, man ist hier somit nicht auf Annahmen angewiesen und kennt auch die Werte des Fluides sehr genau.

Anwendungsbereich

Häufig werden die Temperaturen in der Simulation weiterverwendet, wenn wir z.B. thermomechanische Verformungen oder Spannungen bestimmen möchten. Auch sind mechanische Werkstoffeigenschaften, aber auch die thermischen Eigenschaften eine Funktion der Temperatur und müssen oft mit berücksichtigt werden.

Oft ist nicht nur die Temperatur sondern vor allem die Wärmeübertragung wichtig, wie z.B. bei Wärmetauschern, beim Thermomanagement von Motoren oder die Kühlung von Leiterplatten.

Strömung und Struktur sind bei den meisten Firmen unterschiedliche Abteilungen, wobei die Strukturberechnung weiter verbreitet ist, als die Strömungsberechnung. Viele Dienstleister haben sich entweder auf den einen Bereich oder den anderen Bereich fokussiert. Eines unserer Alleinstellungsmerkmale ist, dass wir beide Verfahren gleichermaßen einsetzen, insbesondere aber auch bereichsübergreifende Themen bearbeiten und hier über ein umfangreiches Know How verfügen. Oft müssen auch bei gekoppelten Simulationen FEM/CFD Daten zwischen unterschiedlichen Programmen ausgetauscht werden. Beherrscht man dies, wie wir, kann man die Physik mit den geeigneten Tools lösen und ist nicht auf „Krücken“ abgewiesen.

Wir zeigen Ihnen, welche Möglichkeiten es zur Berechnung für Ihren Anwendungsfall gibt und schlagen Ihnen den richtigen Weg als Kompromiss zwischen geforderter Genauigkeit und Aufwand vor.

Stichworte:

  • Aufheizung
  • transient
  • stationär
  • Strahlung
  • Bulktemperatur
  • K-Wert
  • Kühlung
  • Erhitzung Leiterkarten
  • Erwärmung
  • Erzwungene Konvektion
  • Freie Konvektion
  • Gebäudedurchströmung
  • Grasshoffzahl
  • Isolierung
  • Klimatisierung
  • Kopplung
  • Kühlschlangen
  • Kühlbohrungen
  • Nusseltzahlen
  • Reynoldszahl
  • Temperatur
  • Thermomanagement
  • Thermomechanik
  • Verbrennung
  • Wärmeatlas
  • Wärmedurchgangswert
  • Wärmekapazität
  • Wärmeleitung
  • Wärmeleitwert
  • Wärmestrom
  • Wärmetauscher
  • Wärmetransport
  • Wärmetransport durch Partikel
  • Wärmeübergangswert
  • Wärmewiderstand

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