Comment appliquer des joints thermiques dans SOLIDWORKS Flow Simulation

SOLIDWORKS Flow Simulation, un outil performant de dynamique des fluides computationnelle (CFD), offre une solution complète pour analyser le transfert thermique dans divers scénarios. Dans cet article, nous allons explorer le concept des joints thermiques dans SOLIDWORKS Flow Simulation.

Dans notre monde numérisé, où les appareils intelligents regorgent de processeurs et de puces mémoire ultra-performants, comment ces appareils parviennent-ils à rester froids lors de sessions de jeu intenses ou de streaming vidéo ? La réponse réside dans les systèmes sophistiqués de gestion thermique intégrés. La simulation thermique des composants électroniques permet aux ingénieurs produits de visualiser les schémas de flux thermiques et de mesurer divers paramètres thermiques.

Que sont les assemblages thermiques SOLIDWORKS ?

Les jonctions thermiques permettent de simuler le transfert de chaleur d'une surface à une autre lorsque ces surfaces ne sont pas en contact direct. Elles permettent ainsi de simuler la conductance thermique entre les surfaces de pièces ou de composants non contigus. Contrairement aux méthodes de modélisation traditionnelles qui nécessitent de définir explicitement des conducteurs, les jonctions thermiques permettent de simuler le transfert de chaleur sans modéliser le composant ou le matériau conducteur proprement dit. On peut les considérer comme des ponts (thermiques) virtuels reliant des zones à des températures différentes au sein d'un système.

Joint thermique

La jonction thermique permet de représenter rapidement le transfert de chaleur entre des composants disjoints, sans que l'utilisateur ait à mailler la géométrie du composant conducteur de chaleur. La résistance thermique ou le coefficient de transfert thermique doit être spécifié dans la définition de la jonction thermique.

Option de contrôle des composants

Dans l'exemple ci-dessous, le modèle de jonction thermique a été défini afin de simplifier la simulation du transfert de chaleur entre le composant supérieur (surface chaude) et le composant inférieur (surface froide) à l'aide d'une analyse de flux thermique externe. L'option de contrôle des composants a été utilisée pour exclure le composant situé entre les composants supérieur et inférieur.

Il est important de garder à l'esprit qu'un joint thermique est utilisé lorsque les surfaces ne coïncident pas ou ne sont pas en contact. Si les surfaces coïncident, il faudrait définir une résistance de contact plutôt qu'un joint thermique.

Option de contrôle des composants

Pour simuler le transfert thermique entre ces deux surfaces, la valeur de la résistance de contact a été définie dans la définition du joint thermique. Ces valeurs peuvent être constantes ou varier en fonction d'une formule ou de paramètres déterminés par des critères de dépendance.

Paramètres du joint thermique

Une source de chaleur d'une puissance de 1 W a été appliquée sur la face supérieure de l'élément supérieur.

Source de chaleur appliquée

Une fois que les surfaces ont été sélectionnées pour définir le joint thermique entre elles, elles sont isolées thermiquement par rapport au milieu environnant et ne participent plus qu'à l'échange thermique entre elles.

Lors du traitement des résultats, les paramètres « Débit de transfert thermique » et « Flux thermique de surface (par convection) » sont nuls sur la surface à laquelle des conditions de jonction thermique ont été attribuées, car il n'y a pas de transfert thermique entre cette surface et le milieu environnant. L'échange thermique n'a lieu qu'entre les surfaces participant à la définition de la jonction thermique. Le « Flux thermique de surface (par conduction) » aura une valeur non nulle pour la surface sélectionnée dans la définition de la jonction thermique.

Résultats de l'analyse par parcelles

Sur le graphique en coupe du profil de température présenté ci-dessous, les flèches indiquent le sens du flux thermique.

Le graphique du flux thermique en surface (par conduction) est présenté ci-dessous.

Les joints thermiques sont principalement utilisés pour évaluer les performances de refroidissement des appareils électroniques. Ils peuvent également être utilisés dans des applications aérodynamiques ou hydrodynamiques.

Grâce aux joints thermiques de SOLIDWORKS Flow Simulation, nous gagnons du temps en évitant de modéliser le composant conducteur et nous renforçons la fiabilité des prévisions de température en tenant compte de sa présence virtuelle.

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