Расчет элемента Пельтье в Nastran in-cad

[Anonymous]

Доброго времени суток. Являюсь студентом, стоит задача провести тепловой расчет элемента Пельтье, который будет охлаждать фотодиод. Радиатором является корпус устройства. Конструкция уже спроектирована и необходимо узнать, какой минимальной температуры можно будет достигнуть на фотодиоде. Возможно ли решение данной задачи в Nastran in-cad? Если да, то как это сделать, какую смотреть литературу, статьи, форумы и т.д.?

Сказали, что Nastran in-cad унаследовал функции Simulation и CFD, так ли это? Не могу найти в данной среде ни элемент Пельтье ни даже калькулятор для расчета коэффициента конвекции. Пожалуйста подскажите, где об этом всем почитать.

[avasiliev · Accepted solution]

---

@Anonymous  написал (-а):

Доброго времени суток. Являюсь студентом, стоит задача провести тепловой расчет элемента Пельтье, который будет охлаждать фотодиод. Радиатором является корпус устройства. Конструкция уже спроектирована и необходимо узнать, какой минимальной температуры можно будет достигнуть на фотодиоде. Возможно ли решение данной задачи в Nastran in-cad? Если да, то как это сделать, какую смотреть литературу, статьи, форумы и т.д.?

Сказали, что Nastran in-cad унаследовал функции Simulation и CFD, так ли это? Не могу найти в данной среде ни элемент Пельтье ни даже калькулятор для расчета коэффициента конвекции. Пожалуйста подскажите, где об этом всем почитать.

---

Приветствую.

Начну с предпоследнего:

---

Сказали, что Nastran in-cad унаследовал функции Simulation и CFD, так ли это? 

---

Возможно это не совсем корректный перевод, или просто недопонимание. По крайней мере мне об этом не известно. Если дадите ссылку на источник, постараюсь понять о чем идет речь.

Насколько я знаю применительно к Autodesk CFD (ранее Autodesk Simulation CFD, Autodesk CFDesign) тут ситуация в следующем - Nastran In-CAD c прошлой версии (18) получил интеграцию с CFD. Это не значит что в инкад перешли функции. Это значит, что он может использовать результаты расчета CFD как внешние данные (нагрузки) для выполнения своих расчетов. Он может импортировать поля температур для расчета термонапряженного состояния и поля давлений для расчета аэроупругости. Ну и еще немного по мелочи. Пока интеграция между данными пакетами находится в начальной стадии. Она уже достаточна для расширения возможностей, но реально там есть много чего еще делать.

Если в Вашей фразе шла речь о Autodesk Simulation Mechanical (Multiphysics, ранее Algor). То тут действительно некоторые вещи подтянули к Nastran in-CAD, но по сути это было два пакета основанных на разных движках со схожими возможностями. Так что и тут про встраивание всех возможностей Algor в Nastran речь не идет. Ибо Nastran это другой продукт с возможностями даже большими чем Algor. Причем за счет того что это разные продукты встраивание одного в другое это не такая простая задача. Так что тут шла речь скорее о чисто информационных вещах - модели материалов и пр.

В Algor было то чего не было в настране - магнетизм и газодинамика. Но после покупки CFDesign газодинамику в Algor просто выключили, ибо у CFDesign она была круче. А магнетизм, даже не смотря на то, что это по сути отдельный модуль к инкаду так и не добавлен, насколько я знаю. 

Если у вас есть другая инфа - буду рад узнать

[Anonymous]

@avasiliev, большое спасибо. Это были второстепенные вопросы. А что касаемо основного вопроса?

---

[avasiliev · Accepted solution]

---

@Anonymous  написал (-а):

Доброго времени суток. Являюсь студентом, стоит задача провести тепловой расчет элемента Пельтье, который будет охлаждать фотодиод. Радиатором является корпус устройства. Конструкция уже спроектирована и необходимо узнать, какой минимальной температуры можно будет достигнуть на фотодиоде. Возможно ли решение данной задачи в Nastran in-cad? Если да, то как это сделать, какую смотреть литературу, статьи, форумы и т.д.?

Сказали, что Nastran in-cad унаследовал функции Simulation и CFD, так ли это? Не могу найти в данной среде ни элемент Пельтье ни даже калькулятор для расчета коэффициента конвекции. Пожалуйста подскажите, где об этом всем почитать.

---

Теперь по задаче.

Элементы пельте это достаточно сложные объекты у которых нелинейное поведение. При попытке описать их свойства вручную самостоятельно будут проблемы.

В Nastran In-CAD насколько я знаю отсутствуют возможности моделирования объектов с эффектом Пельте. Так что если бы у Вас стояла задача просто моделирования диода с радиатором я бы сказал что Nastran In-CAD вполне подходит. Но наличие элемента Пельте выводит задачу за возможности продукта.

Применительно к Autodesk CFD - тут есть преимущества. Ибо в нем есть возможность твердым телам присваивать и материал LED - светодиод и TEC (Peltier) . Что сразу упрощает Вашу задачу в разы.

Общий подход к решению задач электроники по охлаждению: https://www.youtube.com/watch?v=d5aLNWOxYXE

Более подробная информация по элементам Пельтье:

https://knowledge.autodesk.com/support/cfd/learn-explore/caas/CloudHelp/cloudhelp/2014/ENU/SimCFD/files/GUID-E545D4A4-309A-4D78-BCD0-984AB68CE862-htm.html

По работе с диодами:

https://knowledge.autodesk.com/support/cfd/learn-explore/caas/CloudHelp/cloudhelp/2018/ENU/SimCFD-UsersGuide/files/GUID-7086FC9F-2AAB-461D-B026-0480E9C44DA8-htm.html

https://knowledge.autodesk.com/support/cfd/learn-explore/caas/CloudHelp/cloudhelp/2019/ENU/SimCFD-UsersGuide/files/GUID-C4822BB7-D71D-4A57-AFB4-E4FC7B786081-htm.html

[Anonymous]

---

@avasiliev  написал (-а):

Элементы пельте это достаточно сложные объекты у которых нелинейное поведение. При попытке описать их свойства вручную самостоятельно будут проблемы.

В Nastran In-CAD насколько я знаю отсутствуют возможности моделирования объектов с эффектом Пельте. Так что если бы у Вас стояла задача просто моделирования диода с радиатором я бы сказал что Nastran In-CAD вполне подходит. Но наличие элемента Пельте выводит задачу за возможности продукта.

А если сделать статичный расчет для известных входных параметров? При известном значении напряжения(U) и тока(A), мы знаем рассеиваемую мощность(P) на горячей стороне элемента. Запустить расчет и узнать, сможет ли радиатор отвести выделяемое количество теплоты и какая температура будет получена на горячей стороне. А затем по графику определить температуру холодной стороны.

[avasiliev]

Я правильно понимаю, что Вы хотите просто рассчитать чисто радиатор в следующей постановке:

с одной стороны радиатора источник тепла по мощности = мощность диода - мощность пельте

а с другой теплообмен со средой?

Если так, то задача для Nastran In-CAD вполне простая и решабельная.

[Anonymous]

---

@avasiliev  написал (-а):

Я правильно понимаю, что Вы хотите просто рассчитать чисто радиатор в следующей постановке:

с одной стороны радиатора источник тепла по мощности = мощность диода - мощность пельте

а с другой теплообмен со средой?

Если так, то задача для Nastran In-CAD вполне простая и решабельная.

---

В целом да, хочу посчитать справиться ли радиатор с выделяемой мощностью и какая температура на элементе Пельтье при этом будет достигнута. Но правильно ли это будет применять к элементу Пельтье?

[avasiliev · Accepted solution]

Честно?... К сожалению не могу сказать. В качестве первого приближения точно покатит. Для диплома, если Вы не расчетчик, а электронщик например - мне кажется тоже да.

А вот что касается точного соответствия реальности - к сожалению не могу сказать. Мне кажется что не совсем.

В той постановке что я описал, даже инкад по большому счету не сильно нужен. У Вас есть мощность источника и по стандартным формулам можно рассчитать площадь поверхности радиатора для теплоотвода. В 80% случаев этого достаточно 🙂 

[Anonymous]

Большое спасибо.

[avasiliev]

на форуме есть функционал личных сообщений 😉

[avasiliev]

Возможно будет полезно: https://forums.autodesk.com/t5/simulation-i-robot-russkiy/nastran-in-cad-vebinar-11-sentyabrya-2018/...