Termal Analiz
Bir nesne içindeki veya nesneler arasındaki ısı transferini incelemek için, sıcaklık, termal gradyan ve ısı akışı dağılımları gibi termal miktarların belirlenebildiği termal analiz yapılabilir. İki tür termal analiz vardır: kararlı hal termal ve geçici termal. Kararlı durum termal analizi, bir termal dengeye ulaşıldığında yapılardaki sıcaklık veya ısı akısı dağılımını bulmayı amaçlar ve geçici termal analiz, sıcaklık profilinin ve diğer termal miktarların zamanla nasıl değiştiğinin anlaşılmasını amaçlar. Ek olarak, mühendislik malzemelerinin ısıl genleşmesi veya daralması genellikle yapılarda ısıl gerilmeye neden olur ve bu da ısıl gerilme analizi yapılarak incelenebilir.
İletim, konveksiyon ve radyasyon yoluyla üç şekilde ısı transferi. FEM'de iletim, belirli termal sınır koşulları altında düğüm sıcaklıkları için ortaya çıkan ısı dengesi denklemleri çözülerek modellenir. Konveksiyon, kullanıcı tanımlı bir ısı transfer katsayısına ve çevreleyen akışkanın belirli bir yığın sıcaklığına sahip bir yüzey yükü olarak modellenir. Doğrusal olmayan radyasyon etkileri, tipik olarak radyasyon bağlantı elemanları veya radyasyon seçeneğiyle yüzey etkisi elemanları kullanılarak modellenir. Geçici termal analiz için girdi parametreleri olarak yoğunluk, termal iletkenlik ve özgül ısı gibi malzeme özelliklerine ihtiyaç duyulurken, kararlı durum termal analizi, malzeme girişi olarak yalnızca termal iletkenliğe ihtiyaç duyar. Termal stres analizi için malzeme girdi parametreleri Young modülünü, Poisson oranını ve termal genleşme katsayısını içerir.
Çoğu mühendislik probleminin temelinde yatan durum doğadaki termal problemlerdir. Gelişmiş elektronik cihazlar, motorlar ve ısıtma, havalandırma ve klima sistemleri gibi cihazların, tasarım sürecinde termal performansları açısından değerlendirilmesi gerekir. FEA yöntemi tanımlı sınır şartları içerisinde etkin bir termal analiz kabiliyeti sunmaktadır. Termal analizin amacı, termal yüklemeli bir yapının tepkisini ve davranışını anlamaktır. Ortaya çıkan sıcaklık dağılımı, ısı akışı dağılımı ve farklı termal yükleme koşulları altında yapısal tepki, termal mühendislik ürünlerinin tasarım başarısını sağlamada önemli bilgiler oluşturur. Hem kararlı hal hem de geçici termal problemler tanımlanarak ve bir ısı geçiş modeli kullanılarak termal analiz gerçekleştirilebilir. Sıcaklık değişimlerinden kaynaklanan yapısal tepkiyi bulmaya yönelik termal gerilme analizi de ayrıca elde edilebilir.
