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HeizleiterinisolierenderStoffschicht.jpg Heizleiterunisoliert.jpg

Hallo Zusammen,

ich arbeite erst seit kurzem mit Solidworks Flow Simulation und habe ein Problem bei der Simulation von Wärmeleitung in Festkörpern.
Problem:
Ich möchte einen textilen Schichtaufbau simulieren, der mit Hilfe eines Heizelements beheizt wird. Dabei will ich mir den zeitabhängigen Verlauf der Temperaturverteilung in dem Schichtaufbau ausgeben lassen.

Ich habe dafür zunächst das Heizelement separat und anschließend den kompletten Schichtaufbau simuliert(siehe Anhang). Bei beiden Berechnungen habe ich an den Körperoberflächen eine Wärmeübergangszahl von 10W/m^2 K definiert und Berechnungsraum sowie die gleichen Allgemeinen Einstellungen für beide Projekte festgelegt.

Allgemeine Einstellung:
-Interne Berechnung
-nur Wärmeleitung in Festkörpern
-zeitabhängig

Beim Vergleich  der beiden Berechnungen kam heraus, dass für die Oberfläche des Heizelementes ohne die isolierende Wirkung der Stoffschichten bei gleicher Heizleistung (3 Watt) eine weitaus höhere Temperatur berechnet wurde als bei der isolierten Variante im Schichtaufbau. Nach meinem Verständnis kann dies nicht der Realität entsprechen, da durch die zusätzliche Isolation das Heizelement eine höhere Temperatur aufweisen müsste.
Ich vermute, dass die Kontaktbedingungen Zwischen den Festkörperflächen das Problem sind, muss der Kontaktwiderstand festgelegt werden oder sollte dieser nicht bei 0 liegen? Vielleicht hatte jemand hier schon mit einem ähnlichen Modell gearbeitet und kann mir weiterhelfen.
P.s.: Der Grund warum ich Flow Simulation und nicht die FEM-basierte Simulation verwende ist, dass ich die elektrische Bedingungen (anliegende Spannung am Heizelement) dort nicht definieren kann.

Vielen Dank im Voraus.

[Diese Nachricht wurde von nemo90 am 27. Jan. 2017 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von nemo90 am 27. Jan. 2017 editiert.]

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Hallo,

wäre es möglich, dass du deine Materialien nicht klar definiert hast? ("Festkörpermaterialien")
Wäre es möglich, dass du die Wandbedingung auf "Adiabatische Wand" eingestellt hast? Die folge wäre, dass dein Simulationskörper keine Wärme mit der Umgebung (Luft) austauschen. Für die Simulation deines Heizelementes ohne Textilschichten außen herum würde das bedeuten, dass es keine Wärme an die Umgebung abgibt und sich als vergleichsweise Massearmes System schneller und höher aufheizt (es geht ja nichts verloren).
Dein Textilaufbau hingegen ist ein sehr Massereiches System, in dem sich die Temperatur im betrachteten Zeitraum weiter verteilt. Es findet also keine Konzentration im Heizelement statt.
Wenn ich richtig liege, stell bitte mal die Wandbedingung auf "Wärmeübergangskoeffizient" und gibt einen Wert zwischen 5 und 10 ein. Ich nehme häufig 7.
Simuliere dein Heizelement nochmal. Jetzt sollte die Temperatur eigentlich insgesammt niedriger liegen.

Luft ist darüber hinaus ein sehr guter thermischer Isolator. Es kann also durchaus möglich sein (je nach Wärmeleitfähigkeit deiner Textilien), dass diese die Wärme viel schneller von deinem Heizelement abtragen, als die Luft.

Ich hoffe die Infos helfen weiter.
Beste Grüße,
Peggit

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