Come effettuare l’analisi termica con gli strumenti Autodesk

Fra i principali software per ingegneri e analisti che desiderano effettuare analisi ad elementi finiti (FEA) c’è sicuramente Autodesk Inventor. In questo articolo ci concentreremo su una particolare tipologia di simulazione: l’analisi termica.

Cos’è l’analisi termica

L’analisi termica consente di calcolare l’andamento della temperatura in ciascun punto del sistema-assieme, applicando le equazioni della trasmissione del calore per conduzione, convezione e irraggiamento. Di solito la simulazione termica è di tipo non-lineare in quanto i coefficienti di scambio termico dipendono a loro volta dalla temperatura.

L’analisi termica può essere eseguita a regime (analisi termica stazionaria) o come transitorio termico, determinando l’andamento nel tempo delle variabili termiche fino al raggiungimento di un eventuale stato di equilibrio di regime.

Quando applicare l’analisi termica

Macchine per l’automazione, apparecchiature elettriche, scambiatori di calore, macchine alimentari o per l’imbottigliamento di fluidi sono tutti dispositivi per cui è possibile applicare il calcolo termico. Esso può essere eseguito mediante FEM con Autodesk Inventor Nastran o CFD con Autodesk CFD.

In generale, ecco alcuni campi di applicazione:

• Studio del sistema di condizionamento dell’aria HVAC per migliorare il comfort ambientale e l’evacuazione di sostanze inquinanti
• Ottimizzazione del sistema di raffreddamento di dispositivi elettronici
• Calcolo della dissipazione del calore nei sistemi di illuminazione
• Studio di sistemi di scambio di calore, quali radiatori, scambiatori a fascio tubiero, caldaie, pastorizzatori
• Determinazione della distribuzione di temperatura su una serie di corpi per la successiva analisi termo-strutturale

Conclusioni

Le conseguenze generate da effetti termici generano spesso un rilevante problema per una vasta gamma di prodotti, tra cui macchinari industriali, automobili ed elettronica di consumo. Lo scopo di qualsiasi soluzione di gestione termica è di garantire che la temperatura di un prodotto rimanga in un intervallo ottimale per non deteriorare le prestazioni dello stesso.

La valutazione di questi rischi può essere effettuata utilizzando software di simulazione termica come Nastran 2020, il quale comprende funzionalità di analisi termica complete che possono aiutare il progettista a capire le caratteristiche termiche del prodotto e successivamente adattare la tua soluzione di gestione termica per prestazioni ottimali.

Il tutto è completamente integrato nei menu di Inventor 2020, in modo tale da poter simulare il prodotto direttamente in fase di idealizzazione, senza ricorrere a sistemi esterni in cui sarebbe necessario esportare il modello, simularlo, re-importarlo nel sistema CAD per le modifiche del caso ed effettuare altre simulazioni.