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SOLIDWORKS Simulation. ¿Qué es el fenómeno Joule Heating Simulation?

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SOLIDWORKS Simulation y en concreto, SOLIDWORKS Simulación de fluidos nos permite realizar un sinfín de tipos de simulaciones, como, por ejemplo, la simulación del calor producido por la circulación de la corriente eléctrica a través de un sólido conductor.

¿Sabías que la simulación de calor producida por la circulación de la corriente eléctrica a través de un sólido conductor, es un fenómeno conocido como fenómeno de Joule Heating simulation?

Pues sí, lo es. El fenómeno de Joule Heating simulation se produce en todos los elementos solidos conductores de electricidad. Esto es debido a la resistencia eléctrica (Ohm) de los metales.

 ¿Qué es el Fenómeno Joule Heating simulation?

Si aplicamos en SOLIDWORKS Simulation de fluidos una diferencia de potencial (Voltaje) entre dos caras de un sólido, esto produce una densidad de corriente eléctrica que entra desde la cara de mayor voltaje y sale por la cara de menor voltaje.

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Esto produce un calentamiento de la materia solida cuya temperatura está en función de la densidad de la corriente generada, de la geometría y de la resistividad del material.

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¿Cómo se realiza un estudio de fluidos en SOLIDWORKS Simulation?

Los estudios de fluidos en SOLIDWORKS Simulation comienzan por definir las propiedades del material. Para ello, tendremos que activar “Conductividad Eléctrica” en la “Base de Datos de los Materiales” de SOLIDWORKS Simulation de fluidos.

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Además, definiremos los valores de Resistividad, que podrán ser:

  • Valores constantes
  • Valores dependientes de la temperatura (como en el caso siguiente)

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A continuación, calcularemos las temperaturas que alcanza una resistencia utilizada normalmente para calentar los espejos retrovisores de algunos vehículos:

Supón que el conjunto se rodea de aire, por lo que su temperatura inicial es de 2ºC.

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Cuando estamos definiendo los parámetros generales del estudio, tendremos que activar el cálculo térmico en los sólidos, además de añadir la gravedad en caso de querer simular el movimiento del aire que rodea los sólidos al calentarse.

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Definiremos una diferencia de potencial de 12 V indicando las caras en las que se conecta la resistencia a la batería del vehículo.

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Adicionalmente, es posible añadir datos que están relacionados con la resistencia de contacto entre los distintos sólidos que encontramos en el conjunto.

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Para realizar el cálculo, definieremos un tamaño de malla algo más fino en la zona de la resistencia, para lo que podemos utilizar una malla local más fina en dichas zonas:

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Una vez tengamos el cálculo realizado, habremos conseguido como resultado los datos te temperaturas, densidad de la corriente eléctrica, tiempo de calentamiento, etc.

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En la imagen que mostramos anteriormente, si nos fijamos en la parte izquierda podemos ver una sección con las temperaturas del aire que rodea el conjunto.

Sin embargo, en la parte derecha de la imagen, vemos cual es la distribución de temperaturas en las superficies exteriores del cristal y la resistencia.

SOLIDWORKS Simulation de fluidos también es capaz de simular otros muchos tipos de fenómenos físicos, como:

  • Condensación
  • Cavitación
  • Mezcla de fluidos
  • Cálculo de coeficientes aero dinámicos

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Fuente: Blog de SOLIDWORKS LATAM y España. Ver artículo original.

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