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Problèmes relatifs à l'analyse thermique en régime permanent
Ce chapitre présente les problèmes d'analyse thermique et les résultats de Thermal. Dans une analyse thermique en régime permanent, Thermal calcule la réponse thermique de votre modèle aux charges thermiques spécifiées et soumis aux restrictions indiquées. Le module Thermal calcule automatiquement l'ensemble des mesures prédéfinies applicables à un modèle.
Ce chapitre présente les modèles suivants :
mvts001 :Ailette de refroidissement 3D avec élément de type poutre
mvts002 :Plaque 2D avec convection
mvts003 :Cylindre axisymétrique 2D avec flux imposé
mvts004 :Cylindre creux axisymétrique 2D avec source de chaleur centrale
mvts005 :Températures de paroi à deux couches de profondeur unitaire 2D
mvts006 :Ailette de refroidissement 3D avec éléments de type solide
mvts007 :Distribution de température de cylindre solide 3D
mvts008 :Coque 3D avec température frontière
mvts001 :Ailette de refroidissement 3D avec élément de type poutre
Type d'analyse :
Thermique en régime permanent
Type de modèle :
3D
Comparaison :
ANSYS n° 95
Référence :
Kreith, F. Principles of Heat Transfer. 2e éd. PA : International Textbook Co., 1959.
Description :
Une ailette de refroidissement de zone de section carrée est entourée de fluide avec une extrémité maintenue à une certaine température et l'autre extrémité isolée. Trouvez la température à l'extrémité isolée B.
Spécifications
Type d'élément :
poutre (1)
Unités :
Btu/hr-ft F
Cotes :
longueur : 0,6666
Propriétés des poutres :
Aire : 0,00694
IYY : 0
Cisaillement FY : 0
CY : 0
J : 0
IZZ : 0
Cisaillement FZ : 0
CZ : 0
Propriétés des matériaux :
Masse volumique : 1
Coût par unité de masse : 0
Module de Young : 0
Coefficient de Poisson : 0
Dilatation thermique : 0
Conductivité : 25
Températures frontières :
Emplacement/Intensité :
therm_constr1
placé sur le point A : 100
Conditions de convection :
Emplacement/coefficient d'échange thermique :
Température ambiante :
therm_constr1
placé sur la courbe A-B : 0,333332
0
Comparaison des données de résultat
Théorie
ANSYS
Thermal
% de différence
Température à l'extrémité B (m=tip_temp)
68,594
68,618
68.582
0.0174%
% de convergence : 0,0 % sur la température locale et l'indice d'énergie
P max. : 5
Nbre d'équations : 5
mvts002 :Plaque 2D avec convection
Type d'analyse :
Thermique en régime permanent
Type de modèle :
Plaque 2D
Référence :
NAFEMS, FEBSTA, No. T4
Description :
Une plaque d'une épaisseur uniforme est isolée d'un côté et entourée de fluide sur deux autres côtés. Le quatrième côté est maintenu à une certaine température. Trouvez la température au point E.
Spécifications
Type d'élément :
plaque 2D (2)
Unités :
Hr M W C
Cotes :
longueur : 1,0
largeur : 0,6
Propriétés des matériaux :
Masse volumique : 0,08
Coût par unité de masse : 0
Module de Young : 0
Coefficient de Poisson : 0
Dilatation thermique : 0
Conductivité : 52
Températures frontières :
Emplacement/Intensité :
therm_constr1
placé sur la courbe A-B : 100
Conditions de convection :
Emplacement/coefficient d'échange thermique :
Température ambiante :
therm_constr1
placé sur les courbes C-D, B-E, C-E : 750
0
Comparaison des données de résultat
Théorie
Thermal
% de différence
Température au point E (m=pt_e_temp)
18,3
18.15
0.81%
% de convergence : 2,0 % sur la température locale et l'indice d'énergie
P max. : 9
Nbre d'équations : 84
mvts003 :Cylindre axisymétrique 2D avec flux imposé
Type d'analyse :
Thermique en régime permanent
Type de modèle :
2D axisymétrique
Référence :
NAFEMS, BMTTA(S), No. 15(i)
Description :
Un cylindre possède un flux thermique imposé autour d'une partie de la frontière. Le côté inférieur est maintenu à une certaine température et la partie supérieure est isolée. Trouvez la température au point E.
Spécifications
Type d'élément :
solide 2D (2)
Unités :
Hr M W C
Cotes :
rayon interne : 0
rayon externe : 0,1
hauteur : 0,05
Propriétés des matériaux :
Masse volumique : 7850
Coût par unité de masse : 0
Module de Young : 0
Coefficient de Poisson : 0
Dilatation thermique : 0
Conductivité : 52
Températures frontières :
Emplacement/Intensité :
therm_constr1
placé sur la courbe A-B : 0
Charges thermiques (Heat Loads)
Emplacement/Intensité
Distribution
Variation Spatiale
therm_load1
placé sur la courbe C-E : 500000
chaleur/temps par unité de surface
uniforme
Comparaison des données de résultat
Théorie
Thermal
% de différence
Température au point cible E (m = target_pt_temp)
213,6
213.82
0,1 %
% de convergence : 0,0 % sur la température locale et l'indice d'énergie
P max. : 9
Nbre d'équations : 80
mvts004 :Cylindre creux axisymétrique 2D avec source de chaleur centrale
Type d'analyse :
Thermique en régime permanent
Type de modèle :
2D axisymétrique
Référence :
NAFEMS, BMTTA(S), No. 15 (iii)
Description :
Un cylindre creux possède un flux thermique imposé sur la partie centrale de la surface interne. Les extrémités sont isolées. Les surfaces supérieure, inférieure et externe sont maintenues à une température uniforme. Trouvez la température au point G.
Spécifications
Type d'élément :
solide 2D (2)
Unités :
Hr M W C
Cotes :
rayon interne : 0,02
rayon externe : 0,1
hauteur : 0,14
Propriétés des matériaux :
Masse volumique : 7850
Coût par unité de masse : 0
Module de Young : 0
Coefficient de Poisson : 0
Dilatation thermique : 0
Conductivité : 52
Températures frontières :
Emplacement/Intensité :
Therm_constr1
placé sur les courbes A-B, B-C et C-D : 0
Charges thermiques (Heat Loads)
Emplacement/Intensité
Distribution
Variation Spatiale
Therm_load1
placé sur la courbe E-F : 500000
chaleur/temps par unité de surface
uniforme
Comparaison des données de résultat
Théorie
Thermal
% de différence
Température au point cible G (m=target_pt_temp)
59,82
59.84
0,03 %
% de convergence : 0,0 % sur la température locale et l'indice d'énergie
P max. : 9
Nbre d'équations : 133
mvts005 :Températures de paroi à deux couches de profondeur unitaire 2D
Type d'analyse :
Thermique en régime permanent
Type de modèle :
Profondeur unitaire 2D
Comparaison :
ANSYS n° 92
Référence :
Kreith, F. Principles of Heat Transfer. 2e éd. PA : International Textbook Co., 1959.
Description :
Une paroi à deux couches est entourée d'un fluide chauffé sur les surfaces interne et externe. Les extrémités sont isolées. Trouvez les températures des surfaces interne et externe.
Spécifications
Type d'élément :
solide 2D (2)
Unités :
Btu/hr-ft F
Cotes :
épaisseur de la couche 1 : 0,75
épaisseur de la couche 2 : 0,416666
Propriétés des matériaux :
Masse volumique : 1
Coût par unité de masse : 0
Module de Young : 0
Coefficient de Poisson : 0
Dilatation thermique : 0
Conductivité :
couche 1 (K1) : 0,8
couche 2 (K2) : 0,1
Conditions de convection :
Emplacement/coefficient d'échange thermique :
Température ambiante :
Therm_constr1
placé sur la courbe A-B : 12
placé sur la courbe C-D : 2
3000
80
Comparaison des données de résultat
Théorie
ANSYS
Thermal
% de différence
Température de la surface interne (m=inner_temp_1)
2957
2957,2
2957,2
0.006%
Température de la surface externe (m=outer_temp_1)
336
336,7
336,7
0,2 %
% de convergence : 0,0 % sur la température locale et l'indice d'énergie
P max. : 2
Nbre d'équations : 13
mvts006 :Ailette de refroidissement 3D avec éléments de type solide
Type d'analyse :
Thermique en régime permanent
Type de modèle :
3D
Comparaison :
ANSYS n° 96
Référence :
Kreith, F. Principles of Heat Transfer. 2e éd. PA : International Textbook Co., 1959.
Description :
Une ailette de refroidissement de zone de section carrée est entourée de fluide avec une extrémité maintenue à une certaine température et l'autre extrémité isolée. Trouvez la température à l'extrémité isolée (surface EFGH).
Spécifications
Type d'élément :
solide (2)
Unités :
Btu/hr-ft F
Cotes :
longueur : 0,6666
largeur : 0,083333
hauteur : 0,083333
Propriétés des matériaux :
Masse volumique : 1
Coût par unité de masse : 0
Module de Young : 0
Coefficient de Poisson : 0
Dilatation thermique : 0
Conductivité : 25
Températures frontières :
Emplacement/Intensité :
thermal_constr1
placé sur la surface ABCD : 100
Conditions de convection :
Emplacement/Intensité :
Température ambiante :
therm_constr1
placé sur toutes les surfaces externes, à l'exception des surfaces ABCD et EFGH : 1
0
Comparaison des données de résultat
Théorie
ANSYS
Thermal
% de différence
Température à l'extrémité (m=tip_temp_1)
68,592
68,618
68,533
0,09 %
% de convergence : 0,0 % sur la température locale et l'indice d'énergie
P max. : 8
Nbre d'équations : 998
mvts007 :Distribution de température de cylindre solide 3D
Type d'analyse :
Thermique en régime permanent
Type de modèle :
3D
Comparaison :
ANSYS n° 101
Référence :
Schneider, P. J. Conduction Heat Transfer. 2e éd. MA : Addison-Wesley Publishing Co., Inc., 1957.
Description :
Un cylindre solide court est soumis à des températures frontières sur toutes les surfaces. Trouvez la distribution de température dans le cylindre.
Spécifications
Type d'élément :
solide 1(2)
Unités :
Btu/hr-ft F
Cotes :
rayon externe : 0,5
hauteur : 0,5
Propriétés des matériaux :
Masse volumique : 1
Coût par unité de masse : 0
Module de Young : 0
Coefficient de Poisson : 0
Dilatation thermique : 0
Conductivité : 1,0
Températures frontières :
Emplacement/Intensité :
therm_constr1
placé sur la surface EMN (haut) : 40
placé sur les surfaces AKL (bas) et KLMN (surface externe) : 0
Comparaison des données de résultat
Théorie
ANSYS
Thermal
% de différence
Point A (m=node_1_temp)
0
0
0.0
0 %
Point B (m=node_11_temp)
6,8
7,4427
6.8577
0.84%
Point C (m=node_21_temp)
15,6
16,361
15.4406
1%
Point D (m=node_31_temp)
26,8
27,411
26.4951
1.13%
Point E (m=node_41_temp)
40
40
40
0 %
% de convergence : 1,4 % sur la température locale et l'indice d'énergie
P max. : 9
Nbre d'équations : 622
mvts008 :Coque 3D avec température frontière
Type d'analyse :
Thermique en régime permanent
Type de modèle :
3D
Référence :
NAFEMS, BMTTA(S), No. 9(i)
Description :
Une plaque possède une température frontière distribuée également sur sa frontière. Aucune chaleur interne n'est générée. Trouvez la température au point E.
Spécifications
Type d'élément :
Coque (10)
Unités :
Hr M W C
Cotes :
longueur : 0,6
largeur : 0,4
épaisseur : 1
Propriétés des matériaux :
Masse volumique : 7850
Coût par unité de masse : 0
Module de Young : 0
Coefficient de Poisson : 0
Dilatation thermique : 0
Conductivité : 52
Températures frontières :
Emplacement/Intensité :
therm_constr1
placé sur la courbe A-B : 1000
placé sur les courbes A-D, C-D et B-C : 0
Comparaison des données de résultat
Théorie
Thermal
% de différence
Température au point cible E (m = target_pt_temp)
260,5
260.4192
0,03 %
% de convergence : 1.8% sur la température locale et l'indice d'énergie
P max. : 9
Nbre d'équations : 341