La rete FEM (Metodo degli Elementi Finiti), le isoterme e i gradienti dei campi di temperatura

Il Metodo degli Elementi Finiti (FEM = Finite Element Method) è una tecnica numerica atta a cercare soluzioni approssimate a problemi descritti da equazioni differenziali alle derivate parziali, riducendo queste ultime ad un sistema di equazioni algebriche. L'Analisi agli Elementi Finiti (FEA = Finite Element Analysis) è una tecnica di simulazione a computer usata nelle analisi ingegneristiche.

La caratteristica principale del metodo degli elementi finiti è la discretizzazione attraverso la creazione di una rete o griglia (mesh) composta da primitive (elementi finiti) di forma codificata (triangoli e quadrilateri per domini 2D). Su ciascun elemento caratterizzato da questa forma elementare, la soluzione del problema è espressa dalla combinazione lineare di funzioni dette funzioni di base o funzioni di forma (shape functions). In parole molto semplici possiamo sintetizzare e semplificare questo concetto dicendo che la rete FEM è il calcolo complessivo della griglia che a sua volta è il risultato dei singoli calcoli "spezzettati" che sono appunto le "maglie" della rete (o griglia).

Il calcolo in ThermCAD è totalmente automatico e comporta soltanto la pressione di qualche pulsante secondo il calcolo da eseguire, (psi) e/o , e la possibilità di personalizzare le "maglie" della rete FEM secondo l'esigenza. Premendo il pulsante genera reta FEM ThermCAD calcola e rappresenta il reticolo per il calcolo di psi e/o f e le impostazioni scelte:

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Nella barra di visualizzazione mostrata qui sotto, sono presenti i seguenti pulsanti che consentono di mostrare o nascondere parti di progetto. Ecco i comandi elencati da sinistra verso destra: Valori psi, Valori f, Rete FEM, Campo di temperatura, Condizioni al contorno, Superfici isoterme, Valori U, Punti di temperatura, Valutazioni, Retini, Riempimenti, Spessori linee, Motivi linee, Etichette di testo, Quote ed Elementi guida.

Il pulsante Campo di temperatura consente di rappresentare i gradienti calcolati mentre il pulsante Isoterme rappresenta le linee dei gradienti massimali di temperatura che sono connessi a stress termico o a problemi strutturali. Le isoterme sono utili anche per identificare le aree calde o fredde della sezione al fine di predire una degradazione termica o la condensazione. Sia i gradienti del campo di temperatura che le isoterme sono personalizzabili (vedi le finestre di dialogo delle proprietà seguenti).

Per la superficie del campo delle temperature è possibile impostare una limitazione rispetto a: Te (temperatura esterna) - Ti (temperatura interna), Condizioni al contorno, Calcolato o Fisse. Sono visualizzati i limiti di temperatura Tmin e Tmax , con l'opzione Fisse è possibile inserire direttamente i valori.

Per le isoterme automatiche sono disponibili le opzioni Ampiezza fissa del passo, Numero fisso oppure Nessuna. Selezionando Nessuna saranno visualizzate solo le isoterme aggiunte dall'utente.

I risultati del coefficiente di trasmittanza termica lineica ψ (psi) e/o f dei ponti termici calcolati, possono inoltre essere presentati automaticamente con pratici rapporti automatici e possono essere memorizzati in un catalogo di ponti termici personalizzato.

 
 
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