Моделирование термоэлектрических явлений с помощью Ansys

Моделирование термоэлектрических явлений с помощью Ansys

Программные продукты Ansys предоставляют широкий спектр возможностей по моделированию процессов в термоэлектрических устройствах. Использование Ansys позволяет определять распределение температуры, мощность, коэффициент полезного действия и многие другие параметры, необходимые для анализа термоэлектрических эффектов.

Ниже дан краткий перечень термоэлектрических явлений, которые можно смоделировать:

  • Закон Джоуля-Ленца (Джоулев нагрев) – процесс нагрева проводника, в котором течет электрический ток. Мощность выделения тепла прямо пропорциональна квадрату силы тока и не зависит от его направления.
  • Эффект Зеебека (прямой термоэлектрический эффект) – явление возникновения напряжения (ЭДС Зеебека) в проводнике из-за разницы температур. Индуцированное напряжение прямо пропорционально разности температур, а коэффициент пропорциональности известен как коэффициент Зеебека (?).
  • Эффект Пельтье (обратный термоэлектрический эффект) – процесс охлаждения и нагрева, который возникает в месте контакта (спая) двух разнородных проводников при протекании электрического тока через это соединение. Количество выделенного или поглощённого тепла прямо пропорционально силе тока и меняет знак при изменении его направления.
  • Эффект Томсона – выделение или поглощение теплоты в неравномерно нагретом проводнике при протекании в нём тока. Тепло Томсона прямо пропорционально силе тока и зависит от его направления.

У пользователей Ansys также есть выбор из нескольких программных продуктов для моделирования термоэлектрических устройств с выделением или поглощением тепла: это может быть Mechanical, AIM или IcePak.

  • ANSYS Mechanical позволяет рассчитывать задачи стационарной термоэлектрической проводимости, одновременно находя решения для связанных физических явлений: тепло- и электропроводность. Благодаря этому можно моделировать как Джоулев нагрев проводников, так и все прочие термоэлектрические явления: эффекты Зеебека, Пельтье и Томсона.
  • ANSYS AIM – это платформа для быстрого и простого решения различных задач физики, в том числе связанных задач, ориентированная на инженеров-конструкторов. Среди особенностей AIM: интуитивно понятный пользовательский интерфейс и управляемый шаблонами рабочий процесс. AIM позволяет рассчитывать задачи электропроводности постоянного тока и определять его распределение, потерю мощности и падение напряжения в различных устройствах. AIM также позволяет проводить связанный расчет для определения температурных напряжений, возникающих вследствие термоэлектрических эффектов. В таком случае потеря мощности выступает в качестве теплового источника для расчёта распределения температуры, а оно, в свою очередь, является исходными данными для расчёта температурных деформаций и напряжений в проектируемых устройствах.

    Результаты расчёта плотности тока в термоэлектрическом теплообменнике в Ansys AIM

    Рисунок 1 – Результаты расчёта плотности тока в термоэлектрическом теплообменнике в Ansys AIM

  • ANSYS IcePak – это специализированное приложение для расчёта тепловых процессов охлаждения корпусов электроники методами вычислительной гидрогазодинамики. В числе прочего IcePak предлагает инструмент для расчёта термоэлектрических теплообменников с удобным пользовательским интерфейсом для создания модели: задания ориентации и размеров компонентов, силы тока и выбора материалов из библиотеки.

    Интерфейс инструмента в программном продукте Ansys IcePak, предназначенного для расчёта термоэлектрического теплообменника

    Рисунок 2 – Интерфейс инструмента в программном продукте Ansys IcePak, предназначенного для расчёта термоэлектрического теплообменника

Если вы интересуетесь моделированием термоэлектрических модулей в ANSYS и хотите узнать об этом больше, пожалуйста, свяжитесь с представителями Ansys в вашем регионе.

Источник: www.ansys.soften.com.ua


Печать   E-mail