Die Kenntnisse über auftretende Wärmeströme und Temperaturverteilungen in Medien und Bauteilen sind für die Ingenieurswissenschaften wichtig. Ein Beispiel ist die Kühlung elektronischer Geräte oder das Design thermischer und fluidischer Systeme. Weiterhin hat die Temperatur einen großen Einfluss auf die entstehenden Spannungen im Material und somit die Lebensdauer der Struktur. Denn jedes Bauteil setzt dem Transport thermischer Energie einen gewissen Widerstand entgegen.
Das FEM-Programm ANSYS stellt vier Methoden zur Strahlungsmodellierung zur Verfügung.
In dieser Arbeit werden alle Methoden mit ihren wählbaren Parametern untersucht. Die Parameter werden einzeln erläutert und ihre Auswirkungen beschrieben. Im Anschluss werden die Vor- und Nachteile jeder Methode aufgezählt.
Inhaltsverzeichnis
- DANKSAGUNG
- VERZEICHNIS VON ABKÜRZUNGEN, FORMELZEICHEN UND INDIZES
- 0 EINLEITUNG
- 1 WÄRMESTRAHLUNG
- 2 MODELLIERUNG DER WÄRMESTRAHLUNG
- 2.1 DURCHFÜHRUNG DER SIMULATION
- 3 LINK31
- 3.1 MODELLIERUNG
- 3.2 EINFLUSS DES EMISSIONSGRADES
- 3.3 BETRACHTUNG DER DEM ELEMENT ZUGEORDNETE FLÄCHE
- 3.4 EINFLUSS DER ELEMENTANZAHL
- 3.5 ÄNDERUNG DES FORMFAKTORS
- 3.6 BETRACHTUNG DER EMPIRISCHEN LÖSUNGSFORMEL
- 3.7 KONSTRUKTIVE VEREINFACHUNGEN UND BESONDERHEITEN
- 4 SURF151
- 4.1 MODELLIERUNG
- 4.2 EINFLUSS DES EMISSIONSGRADES
- 5 SURF152
- 5.1 MODELLIERUNG
- 5.2 EINFLUSS DES EMISSIONSGRADES
- 5.3 BETRACHTUNGEN DES FORMFAKTORS
- 5.3.1 VERÄNDERUNG DER BERECHNUNGSGRUNDLAGE DES FORMFAKTORS
- 5.3.2 VERÄNDERUNG DES FORMFAKTORS
- 5.4 KONSTRUKTIVE VEREINFACHUNGEN UND BESONDERHEITEN
- 6 AUX12
- 6.1 MODELLIERUNG
- 6.2 BETRACHTUNGEN DER BERECHNUNGSMETHODE DER FORMFAKTOREN
- 6.2.1 GEGENÜBERSTELLUNG DER HIDDEN UND NON HIDDEN METHODE
- 6.2.2 GENAUIGKEITSBETRACHTUNGEN BEI DER HIDDEN METHODE
- 6.2.3 VERWENDUNG EINES SPERRELEMENTES
- 6.3 VERWENDUNG EINES SPACE-NODE
- 6.3.1 VERWENDUNG IN EINEM OFFENEN SYSTEM
- 6.3.2 VERWENDUNG IN EINEM GESCHLOSSENEN SYSTEM
- 6.4 SIMULIERUNG ZUSÄTZLICHER FLÄCHENLASTEN
- 6.5 KONSTRUKTIVE VEREINFACHUNGEN UND BESONDERHEITEN
- 7 RADIOSITY - SOLVER - METHODE
- 7.1 HEMICUBE - METHODE
- 7.2 MODELLIERUNG
- 7.3 BETRACHTUNG DER LÖSUNGSALGORITHMEN DER FORMFAKTOREN
- 7.3.1 GEGENÜBERSTELLUNG DER ITERATIVEN UND DIREKTEN LÖSUNG
- 7.3.2 GENAUIGKEITSBETRACHTUNGEN BEI DER ITERATIVEN LÖSUNG
- 7.4 MODELLIERUNG DER UMGEBUNG
- 7.4.1 VERÄNDERUNG DES EMISSIONSGRADES
- 7.4.2 UMGEBUNG ALS STRAHLER
- 7.5 VERWENDUNG EINES SPERRELEMENTES
- 7.5.1 MODIFIZIERUNG DES SPERRELEMENTES
- 7.6 SIMULIERUNG ZUSÄTZLICHER FLÄCHENLASTEN
- 7.7 KONSTRUKTIVE VEREINFACHUNGEN UND BESONDERHEITEN
- ZUSAMMENFASSUNG
- LITERATURVERZEICHNIS
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Projektarbeit befasst sich mit der Modellierung von Wärmestrahlung in der Finite-Elemente-Software ANSYS. Ziel ist es, verschiedene Ansätze zur Modellierung von Wärmestrahlung in ANSYS zu untersuchen und zu vergleichen. Dabei werden die verschiedenen Elemente und Methoden, die ANSYS zur Verfügung stellt, hinsichtlich ihrer Genauigkeit, Effizienz und Anwendbarkeit bewertet.
- Untersuchung verschiedener Elemente und Methoden zur Modellierung von Wärmestrahlung in ANSYS
- Bewertung der Genauigkeit, Effizienz und Anwendbarkeit der verschiedenen Ansätze
- Analyse des Einflusses von Parametern wie Emissionsgrad, Formfaktor und Elementanzahl auf die Simulationsergebnisse
- Vergleich der verschiedenen Methoden anhand von Beispielen und Fallstudien
- Entwicklung von Empfehlungen für die Auswahl der geeigneten Modellierungsmethode für verschiedene Anwendungen
Zusammenfassung der Kapitel
Die Arbeit beginnt mit einer Einführung in die Grundlagen der Wärmestrahlung und erläutert die relevanten physikalischen Gesetze und Definitionen. Anschließend werden die verschiedenen Elemente und Methoden zur Modellierung von Wärmestrahlung in ANSYS vorgestellt und detailliert beschrieben. Die einzelnen Kapitel widmen sich jeweils einem bestimmten Element oder einer bestimmten Methode, wobei der Fokus auf der Analyse des Einflusses von Parametern wie Emissionsgrad, Formfaktor und Elementanzahl auf die Simulationsergebnisse liegt. Die Kapitel beinhalten außerdem praktische Beispiele und Fallstudien, die die Anwendung der verschiedenen Methoden in realen Szenarien verdeutlichen. Die Arbeit schließt mit einer Zusammenfassung der wichtigsten Ergebnisse und Schlussfolgerungen sowie Empfehlungen für die Auswahl der geeigneten Modellierungsmethode für verschiedene Anwendungen.
Schlüsselwörter
Die Schlüsselwörter und Schwerpunktthemen des Textes umfassen die Wärmestrahlung, die Modellierung in ANSYS, die Finite-Elemente-Methode, die verschiedenen Elemente wie LINK31, SURF151, SURF152 und AUX12, die Radiocity-Solver-Methode, die Hemicube-Methode, die Formfaktoren, der Emissionsgrad, die Elementanzahl, die Genauigkeit, die Effizienz und die Anwendbarkeit der verschiedenen Methoden. Die Arbeit untersucht die verschiedenen Ansätze zur Modellierung von Wärmestrahlung in ANSYS und bewertet deren Vor- und Nachteile anhand von Beispielen und Fallstudien.
- Citation du texte
- Rene Kallmeyer (Auteur), 2006, Untersuchungen zur Strahlungsmodellierung in ANSYS, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/186373
