Heat Transfer Module

Nuova app: Finned Pipe Designer

I tubi alettati sono utilizzati per radiatori, termosifoni o scambiatori di calore per aumentare lo scambio termico. Sono disponibili in varie misure e forme, a seconda dell'applicazione e dei requisiti.

Quando le alette sono all'esterno del tubo, aumentano la superficie di scambio termico del tubo stesso, in modo che il fluido esterno di raffreddamento o riscaldamento possa scambiare calore in modo più efficiente. Al contrario, quando sono posizionate all'interno del tubo, è il fluido interno che trae vantaggio da una maggiore superficie di scambio termico. Anche le scanalature, come le alette, possono aumentare la superficie di scambio termico, in particolare all'interno del tubo dove lo spazio è limitato.

Con l'app Finned Pipe Designer, è possibile personalizzare una lunga tubazione cilindrica con alette o scanalature interne ed esterne predefinite, per osservare e valutare gli effetti di raffreddamento prodotti. L'app calcola le prestazioni termiche di un tubo riempito d'acqua e poi raffreddato o riscaldato dall'aria circostante per convezione forzata.

Sono disponibili varie configurazioni geometriche per la struttura esterna (lame impilate a disco, scanalature circolari, lame elicoidali, scanalature elicoidali o niente) e per la struttura interna (scanalature diritte o niente).

L'app calcola la potenza dissipata e la caduta di pressione come funzioni della geometria e della velocità dell'aria.

L'interfaccia utente dell'app Finned Pipe Designer mostra le impostazioni del tubo (proprietà geometriche e condizioni operative) ed i risultati della simulazione (velocità e temperatura). L'interfaccia utente dell'app Finned Pipe Designer mostra le impostazioni del tubo (proprietà geometriche e condizioni operative) ed i risultati della simulazione (velocità e temperatura).

L'interfaccia utente dell'app Finned Pipe Designer mostra le impostazioni del tubo (proprietà geometriche e condizioni operative) ed i risultati della simulazione (velocità e temperatura).

Nuova app: Thermoelectric Cooler

I raffreddatori termoelettrici sono ampiamente usati per il raffreddamento di svariati componenti elettronici, spaziando da prodotti di consumo fino a veicoli spaziali. Sfruttando l'effetto Peltier, sono costituiti da diverse aste termoelettriche disposte fra due piastre termoconduttive, una fredda e una calda. Data la varietà degli ambiti applicativi, possono esservi molte configurazioni diverse dei raffreddatori termoelettrici.

L'app Thermoelectric Cooler include i concetti fondamentali per la progettazione di un raffreddatore termoelettrico monostadio con diverse dimensioni di termocoppia e varie distribuzioni. È possibile utilizzare l'app per trovare il miglior raffreddatore termoelettrico per un'applicazione specifica. I produttori possono utilizzarla anche per ottimizzare i progetti e conoscere i valori prestazionali specifici per la loro applicazione. Inoltre, l'app funge da punto di partenza per calcoli più dettagliati con opzioni di input aggiuntive e può essere estesa ai raffreddatori termoelettrici multistadio.

A tal fine, basta variare i parametri geometrici dei diversi componenti del raffreddatore termoelettrico, il materiale delle aste termoelettriche e alcune condizioni operative.

Interfaccia utente dell'app Thermoelectric Cooler, con le impostazioni per progetto, materiali e condizioni operative. Interfaccia utente dell'app Thermoelectric Cooler, con le impostazioni per progetto, materiali e condizioni operative.

Interfaccia utente dell'app Thermoelectric Cooler, con le impostazioni per progetto, materiali e condizioni operative.

Nuova app: Measuring Thermal Conductivity Through the Flash Method

Il metodo flash è ampiamente usato per misurare la conducibilità termica di un campione sottile di materiale, delle dimensioni approssimative di una moneta. Il materiale campione viene sottoposto ad un impulso laser su una faccia. La faccia opposta è riscaldata a circa 1 K. Dato che l'impulso è uniforme e ben definito, è possibile misurare la variazione di temperatura sul lato opposto, misurando così la conducibilità termica del campione con elevata precisione.

L'app riproduce questo esperimento e fornisce le opzioni per definire i parametri che possono influire sulla precisione del metodo e dell'esperimento stesso. In questo senso, è possibile specificare il materiale, il raggio e l'altezza del campione. Si può anche impostare la temperatura ambiente, attivare o disattivare gli effetti di convezione ed irraggiamento e personalizzare i valori del coefficiente di scambio termico e l'emissività superficiale sia del campione che dell'involucro.

Interfaccia utente dell'app, con le impostazioni del metodo flash e il profilo di temperatura utilizzato per determinare la conducibilità termica. Interfaccia utente dell'app, con le impostazioni del metodo flash e il profilo di temperatura utilizzato per determinare la conducibilità termica.

Interfaccia utente dell'app, con le impostazioni del metodo flash e il profilo di temperatura utilizzato per determinare la conducibilità termica.

Piano di simmetria per irraggiamento superficie-superficie

Una nuova funzionalità di COMSOL Multiphysics versione 5.2 permette di incorporare un piano di simmetria nelle simulazioni di trasferimento termico con l'irraggiamento superficie-superficie in geometrie 2D, 2D assialsimmetriche e 3D. Nei casi applicabili, questo consente di rappresentare solo metà della geometria in modo che il calcolo del fattore di vista risulta due volte più veloce. Inoltre, il numero di elementi di mesh necessari si riduce alla metà per tutte le variabili dipendenti.

External Temperature per strati sottili

La funzione secondaria External Temperature è disponibile sotto la funzione Thin Layer quando il tipo di strato è Resistive o General. Applicabile ai contorni esterni, questa funzionalità consente di specificare la temperatura sul lato esterno dello strato, mentre il modello determina la temperatura all'interno dello strato e sulla sua faccia interna.

Ulteriori correlazioni per i coefficienti di scambio termico

La libreria dei coefficienti di scambio termico ha un nuovo coefficiente di correlazione per lo scambio termico convettivo per la convezione naturale attorno ad un cilindro verticale sottile. Questo coefficiente consente di sostituire una simulazione di flusso non isotermico con una condizione al contorno di flusso termico sulle superfici del cilindro per ridurre il costo computazionale della simulazione.

Nuove funzioni secondarie per Thin Film e Fracture

Quattro nuove funzioni secondarie estendono le capacità di modellazione disponibili per Thin Film e Fracture. Queste funzioni secondarie sono analoghe a quelli già disponibili per Thin Layer:

  • La funzione secondaria Temperature
  • Utilizzata per specificare la temperatura su un insieme di lati che rappresentano i contorni di un film sottile o una frattura. Questa condizione è necessaria quando il film sottile o l'ingresso della frattura sono su uno spigolo esterno.
  • La funzione secondaria Line Heat Flux
  • Definisce un flusso termico attraverso i contorni di un film sottile o una frattura. L'interfaccia utente fornisce diverse opzioni per definire il flusso: Flusso termico entrante generale; Flusso termico entrante; e per i modelli 3D, Velocità di trasferimento termico complessivo.
  • La funzione secondaria di irraggiamento Surface-to-Ambient
  • Definisce l'irraggiamento superficie-ambiente su un insieme di spigoli che rappresentano i contorni di un film sottile o una frattura. L'interfaccia utente fornisce gli input per la temperatura ambiente e l'emissività superficiale, che vengono utilizzati per la definizione del flusso termico entrante netto.
  • La funzione secondaria Source
  • Definisce una fonte di calore interna all'interno di un film sottile o una frattura. Questa funzione secondaria fornisce due opzioni per definire la fonte di calore: Fonte generale e Velocità di trasferimento termico complessivo.

Impostazioni aggiornate del solutore per il trasferimento termico

Le impostazioni predefinite del solutore per le interfacce Heat Transfer sono state aggiornate. SOR è utilizzato come presmoother al posto di SOR Line nel solutore multigriglia per modelli di grandi dimensioni, a meno che il modello non contenga un nodo di accoppiamento Flusso non isotermico. Questo determina una riduzione dei tempi di calcolo. Inoltre, è stato aggiunto un limite di temperatura inferiore pari a zero per i casi in cui viene utilizzato un solutore segregato, purché l'unità di misura della temperatura sia il Kelvin.

Documentazione aggiornata per il trasferimento termico

La documentazione dell'Heat Transfer Module è stata completamente revisionata per una maggiore chiarezza e coerenza in COMSOL Multiphysics versione 5.2. La nuova struttura della documentazione contiene diverse parti aggiuntive. In particolare nuove sezioni descrivono i solutori predefiniti generati per le interfacce Heat Transfer e le variabili di temperatura disponibili sui contorni.

Documentazione aggiornata per l'Heat Transfer Module in COMSOL Multiphysics versione 5.2. Documentazione aggiornata per l'Heat Transfer Module in COMSOL Multiphysics versione 5.2.

Documentazione aggiornata per l'Heat Transfer Module in COMSOL Multiphysics versione 5.2.