Software: FEM - Tutorial - Feldkopplung - MP - Thermo-Bimetall - Transiente Simulation

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Transiente Simulation (Erwärmung in der Zeit)

Wenn man in ein Bauteil eine Wärmeleistung einspeist (bzw. darin generiert), so dauert es infolge der Wärmekapazität der Materialien eine Weile, bis das Bauteil überall seine Endtemperatur (=stationärer Zustand) erreicht hat. Zielstellung der transienten Wärmeberechnung ist die Ermittlung des zeitlichen Verlaufs der Erwärmung an allen Positionen des Bauteils:

• Der Solver muss dazu das Modell beginnend von einer Startzeit in hinreichend kleinen Zeitschritten bis zu einer gewünschten Endzeit durchrechnen.
• Als Primär-Ergebnisse liegen nach jedem Zeitschritt die aktuellen Knoten-Temperaturen vor.
• Vom Solver wird dabei eine numerische Integration durchgeführt. Um eine unzulässige Aufsummierung von Fehlern über die Zeitschritte hinweg zu vermeiden, muss die Zeitschrittweite an die Zeitkonstanten der Temperaturänderung angepasst werden.
• Für ausgewählte Knoten kann man sich nach Beendigung der transienten Berechnung die Temperatur als Funktion der Zeit anzeigen lassen.

In diesem Sinne soll das Modell nun konfiguriert werden (MFL > Setup > Modell einrichten > Parameter):

• Der zu simulierende Zeitbereich ist abhängig von den thermischen Zeitkonstanten der modellierten Bauteile.
• Im Beispiel liegt die Zeitkonstante bei ca. 1 ms. Deshalb simulieren wir einen Bereich von 0...5 ms, damit der stationäre Zustand am Ende der transienten Simulation erreicht wird:

• Innerhalb des simulierten Zeitbereiches sollen 100 Zeitschritte dT berechnet werden. "Steps" wurde ungünstig als "Sprünge" übersetzt.
• Jeder der berechneten Zeitschritte soll ausgegeben werden (Ausgabeintervall=1).
• Da in unserem Modell keine Strahlung berücksichtigt wird, setzen wir den Strahlungs-Multiplikator=0 (in der Hoffnung, dass es etwas schneller rechnet).

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