La simulation thermique permet l’étude des transfert thermique sous toutes ses formes. Ce type d’analyse prends en compte la conduction, la radiation et peut également être couplé aux études fluides pour prendre en compte la convection naturelle ou forcée.
Ces analyse sont par exemple lancé sur des cartes électronique pour valider et optimiser leurs refroidissements, sur des échangeurs thermiques pour l’industrie ou bien, pour l’exemple ci-contre, une plaque froide pour le refroidissement des packs de batterie.
Conduction
La conduction est un phénomène de diffusion qui permet à la chaleur de se propager à l’intérieur d’un corps solide, liquide ou gaz. Elle est propre a chaque matériau et est exprimé par la conductivité.
La température est une fonction croissante de l’agitation moléculaire dans le corps. La conduction de la chaleur n’est donc pas possible dans le vide.
Radiation
On appelle ce mode de transfert « rayonnement » ou « radiation ». C’est un flux d’ondes électromagnétiques émis par n’importe quels corps, quelle que soit sa température. Le rayonnement électromagnétique est en fonction de la température, plus la température est élevée, plus le rayonnement est important et vis versa.
Ce phénomène peut augmenter la température du corps quand il est absorber ou au contraire le diminuer s’il est émis.
Convection
Une circulation de liquide ou de gaz transporte avec elle une certaine quantité d’énergie thermique, ce phénomène s’appelle la convection. Deux types de convection existent. La convection naturelle ou le fluide est mis en mouvement grâce à la gravité et au changement de température. Et la convection forcée ou le mouvement du fluide a été, comme son nom l’indique, forcée par un ventilateur ou une pompe par exemple.
Dans les problématique industrielles, l’ensemble de ces phénomènes sont couplés et rare sont les projet ou l’on peut prendre l’hypothèse de ne pas considérés l’un ou l’autre hors le rayonnement. Les études thermiques sont souvent directement intégré au simulation fluide même si ce n’est pas une obligation.
De plus, les changement de température dans le temps ou dans l’espace ont un impact direct sur la tenue et la stabilité mécanique des assemblages. Dans le temps, on peut observer des endommagements liés à la fatigue thermique. Dans l’espace, due au dilatation thermique, peuvent conduire à des ruptures brutales (verre froid dans lequel on verse de l’eau bouillante) ou des déformations importantes qu’elles soient permanente ou pas.
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