Modélisation de refroidisseurs thermoélectriques dans SOLIDWORKS Flow Simulation

L'effet Peltier est un phénomène observé dans les refroidisseurs thermoélectriques lorsqu'un courant électrique circule dans un circuit composé de deux conducteurs de nature différente. Cela entraîne le refroidissement d'une jonction et le réchauffement de l'autre.

SOLIDWORKS Flow Simulation intègre une fonctionnalité qui vous permet de définir et de modéliser des refroidisseurs thermoélectriques afin d'obtenir des résultats précis lors de vos études d'écoulement.

Qu'est-ce qu'un refroidisseur thermoélectrique ?

Un refroidisseur thermoélectrique utilise l'effet Peltier pour créer un flux thermique entre la jonction de deux types de matériaux différents. Le refroidissement thermoélectrique est également appelé « refroidissement à l'état solide », car aucun fluide frigorigène liquide ne circule dans l'appareil. C'est plutôt un métal solide qui est utilisé pour transférer l'énergie thermique.

Anatomie d'un refroidisseur thermoélectrique

Grâce aux progrès réalisés dans le domaine des matériaux semi-conducteurs, les modules thermoélectriques sont désormais utilisés dans l'électronique, les produits grand public et les applications militaires. Les refroidisseurs thermoélectriques présentent un avantage par rapport à la technologie traditionnelle de compression de vapeur en raison de leur conception compacte, de leur fonctionnement silencieux et de l'absence de pièces mobiles.

Modélisation de refroidisseurs thermoélectriques avec SOLIDWORKS

En matière de gestion thermique des produits équipés de refroidisseurs thermoélectriques, SOLIDWORKS Flow Simulation vous offre les outils nécessaires pour les modéliser virtuellement. Conformément à l'effet Peltier, lorsqu'un courant électrique continu (CC) traverse un circuit, la chaleur est transférée du côté froid vers le côté chaud.

Définition d'un refroidisseur thermoélectrique dans SOLIDWORKS Flow Simulation

Les côtés froid et chaud sont déterminés par rapport au sens de la courant continu. Ce transfert de chaleur s'accompagne d'un dégagement de chaleur par effet Joule (ohmique) au niveau des deux surfaces et d'un transfert de chaleur du côté le plus chaud vers le plus froid. Outre la chaleur générée par la source de chaleur, l'ajout d'un refroidisseur thermoélectrique peut, s'il n'est pas correctement configuré, augmenter la chaleur au lieu de la réduire.

Comment définir un refroidisseur thermoélectrique dans SOLIDWORKS Flow Simulation

Les étapes de base pour définir un refroidisseur thermoélectrique dans SOLIDWORKS Flow Simulation sont les suivantes :

1. Sélectionnez une plaque plane (boîte) dans le modèle SOLIDWORKS.
2. Définir sa face chaude. La face chaude spécifiée pour le refroidisseur doit être en contact avec d'autres solides et non avec des fluides.
3. Utilisez l'un des refroidisseurs thermoélectriques déjà définis dans la base de données d'ingénierie ou créez-en un sur mesure selon vos besoins.

Utilisation de la base de données technique pour définir les paramètres de refroidissement

Cela permettra d'intégrer le refroidisseur à votre étude CFD existante et de simuler son effet. Si vous inversez les faces chaudes et froides, les résultats ne seront pas fiables ; veillez donc à bien choisir vos sélections.

Autres éléments à prendre en compte pour votre étude de débit

Définition de « Hot Face »

La face chaude est définie comme étant en contact avec un autre composant solide, tel qu'un dissipateur thermique, tandis que la face froide est en contact avec une source de chaleur refroidie. SOLIDWORKS Flow Simulation attribue automatiquement des conditions aux limites fonctionnelles spécifiques aux surfaces froide et chaude du refroidisseur thermoélectrique.

Résultats d'une étude portant sur un refroidisseur thermoélectrique

Par conséquent, aucune autre condition aux limites ne doit être attribuée à ces surfaces. Par exemple, s'il est nécessaire d'attribuer une résistance de contact, celle-ci doit être définie pour des corps solides qui ne font pas partie de la définition.

Caractéristiques techniques du refroidisseur thermoélectrique

Pour créer un refroidisseur thermoélectrique personnalisé dans la base de données d'ingénierie, vous devez fournir les informations suivantes :

• Le courant continu maximal, Imax (toujours positif), pour deux valeurs de température de surface côté chaud (Th).
• La chaleur maximale Qcmax transférée à ce courant Imax pour une différence de température ΔT = 0, pour deux valeurs de Th
• La différence de température maximale ΔTmax, atteinte lorsque Qc = 0 pour deux valeurs de Th
• La tension Vmax correspondant à Imax pour des valeurs de Th (Th étant la température de surface côté chaud)

Les fournisseurs de refroidisseurs thermoélectriques fourniront les informations ci-dessus, et SOLIDWORKS Flow Simulation les utilisera pour calculer les autres valeurs nécessaires. Il est possible d'améliorer le rendement du refroidisseur soit en augmentant la température de la surface chaude, soit en réduisant l'intensité du courant.

Utilisation des outils de configuration avancés dans SOLIDWORKS Flow Simulation

La fonctionnalité de modélisation des refroidisseurs thermoélectriques de SOLIDWORKS Flow Simulation peut vous aider à optimiser la conception thermique de vos produits afin de répondre aux exigences en matière de refroidissement et de chauffage. Ce n'est là qu'un aperçu des possibilités offertes par SOLIDWORKS Flow Simulation.

Pour en savoir plus sur les possibilités offertes par SOLIDWORKS Flow Simulation, contactez-nous dès aujourd'hui.