Software: FEM - Tutorial - Feldkopplung - Thermo-Bimetall - Stationaere FEMM-Simulation

Stationäre Simulation (FEMM - Heat Flow Problem)

Hinweis: Das Programm FEMM ermöglicht die stationäre Berechnung von Wärmestrom-Problemen unter Berücksichtigung der Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung. Transiente bzw. dynamische thermische Berechnungen sind mit diesem Programm (noch) nicht möglich.

Software FEM - Tutorial - Feldkopplung - bimetall - femm-problem-def.gif

Wir konfigurieren unser neues Modell in FEMM als planares Heat Flow Problem:

Die Maßeinheit Millimeter besitzt eine günstige Größenordnung.
Die Geometrie der beiden verbundenen Metallstreifen kann man damit im geeignet konfigurierten Raster oder auch manuell sehr einfach eingeben.
Die Materialien definieren wir selbst, um exakt die gleichen Werte wie im FEMAP-Modell zu verwenden:
- Invar besitzt eine spezifische Wärmeleitfähigkeit von 10,5 W/(m·K)
- Kupfer mit 402 W/(m·K) dient hier gleichzeitig als Wärmequelle mit einer Wärmeleistung von (20+x,x) W. Dafür muss man wie in FEMAP die erforderliche Wärmeleistung pro m³ angeben.
- Für die Materialbereiche innerhalb der Geometrie wählen wir eine geeignete kleine Maschengröße für die Vernetzung.
Zur Vorgabe der Zwangstemperatur von 40°C an der linken und rechten Stirnseite des Bimetalls verwenden wir zwei separate Conductoren:
- Dabei müssen wir beachten, dass alle Temperaturen in Kelvin anzugeben sind:
- Diese Conductor-Randbedingungen weisen wir den Kanten an den beiden Stirnseiten zu:
Auf die Konvektion an der Ober- und Unterseite verzichten wir vorläufig, um unsere bisherigen Annahmen zu verifizieren:
- Es wird je nach Teilnehmer-Nummer eine Wärmeleistung von (20+x,x) W im Kupfer erzeugt.
- Die erzeugte Wärmeleistung muss zu gleichen Teilen über die beiden thermischen Einspannungen abfließen.