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Calculs thermiques et thermomécaniques

ORPY Ingénierie est en mesure de vous proposer des prestations de calculs thermiques et calculs thermomécaniques.

La réalisation d’analyses thermiques permet de déterminer la répartition du champ de température dans un corps due à chacun ou à la combinaison de trois mécanismes de transfert de chaleur qui sont ; la conduction, la convection naturelle ou forcée et le rayonnement.

Les analyses thermiques peuvent être réalisées en régime stationnaire ou transitoire.

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Trois mécanismes de transfert de chaleur :

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Contenu de nos prestations en simulations et calculs thermiques et thermomécaniques :

• Analyse thermique ;
• Analyse thermomécanique ;
• Analyse thermoélastique ;
• Chargement par conduction, convection naturelle et forcée et rayonnement ;
• Sélection et choix des matériaux (utilisation de l’outil dédié CES SELECTOR → base de données matériaux, graphiques interactifs, substitution et remplacement de matériaux, analyse environnementale et bilan carbone et énergétique, écoconception, …) ;
• Optimisation des épaisseurs matières ;
• Rédaction de notes de calculs ;
• Développement d’utilitaires de calculs dédiés sous Excel et Visual Basic.

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Objectifs de nos prestations en simulations et calculs thermiques et thermomécaniques :

Analyse stationnaire : l’objectif est de déterminer le champ de température du corps lorsqu’un état d’équilibre est atteint. Il n’y a pas de notion temporelle, la durée pour parvenir à cet état d’équilibre n’est pas accessible.

Analyse transitoire : l’objectif est de déterminer le champ de température du corps en fonction du temps. L’observation d’états intermédiaires est possible, la durée pour parvenir à l’état d’équilibre est accessible.

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Nos domaines d’expertise :

Notre bureau d’études en simulations thermiques et thermomécaniques est en mesure de vous accompagner et de vous faire bénéficier de son expertise dans un grand nombre de domaines.

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Logiciels utilisés pour la réalisation des prestations de simulations et calculs thermiques :

Afin de rester au plus proche du besoin de nos clients, nos collaborateurs disposent d’un panel de compétences élargies, nous permettant de réaliser nos prestations en calculs thermiques sur SolidWorks Flow Simulation.

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En savoir plus sur nos autres prestations en ingénierie mécanique.

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Questions fréquentes :

Quelle est la différence entre une simulation thermique et une simulation thermomécanique ?

Une simulation thermique calcule la répartition des températures dans un composant ou un ensemble en fonction des sources de chaleur et des échanges avec l’environnement. Une simulation thermomécanique utilise ensuite ce champ de température pour déterminer les dilatations, déplacements, contraintes et réactions mécaniques qu’il provoque. Une pièce peut respecter une température maximale tout en générant des contraintes importantes si son expansion est bloquée. Les deux analyses sont donc souvent associées lorsque l’étanchéité, les jeux fonctionnels, les assemblages ou la durée de vie dépendent des déformations thermiques.

Quand choisir une analyse thermique stationnaire ou transitoire ?

Une analyse stationnaire recherche l’état d’équilibre final, lorsque les températures ne varient plus dans le temps. Elle convient aux équipements fonctionnant longtemps dans des conditions stables. Une analyse transitoire suit l’évolution temporelle pendant une montée en température, un refroidissement, un cycle ou un changement de régime. Elle est nécessaire pour connaître le temps de chauffe, les gradients temporaires ou les pics qui disparaissent à l’équilibre. Le choix dépend du scénario d’exploitation et de la question à résoudre, pas uniquement de la géométrie du modèle.

Quels phénomènes de transfert de chaleur peuvent être modélisés ?

Le modèle peut combiner la conduction dans les solides, la convection entre une surface et un fluide ou un gaz, et le rayonnement entre surfaces ou vers l’environnement. La convection peut être naturelle ou imposée par un écoulement, une ventilation ou un refroidissement. Chaque mécanisme nécessite des données adaptées : conductivité des matériaux, températures, coefficients d’échange, émissivités, puissances dissipées et surfaces de contact. La fiabilité du résultat dépend fortement de la qualité de ces conditions aux limites et de leur représentativité par rapport au fonctionnement réel.

Quelles données faut-il fournir pour une étude thermique ?

Il faut décrire la géométrie, les matériaux, les contacts, les sources de chaleur, les températures imposées, les fluides, la ventilation et les conditions ambiantes. Pour une étude transitoire, les propriétés dépendantes du temps et la séquence de fonctionnement sont également nécessaires. Les puissances électriques, débits, cycles, isolants, revêtements et mesures disponibles améliorent le calibrage. Si les coefficients d’échange ne sont pas connus, ils doivent être estimés selon une méthode justifiée ou encadrés par plusieurs scénarios afin d’évaluer la sensibilité des résultats.

Quels résultats et livrables fournit une simulation thermique ?

Les résultats peuvent inclure les champs de température, flux thermiques, gradients, temps de stabilisation et zones chaudes. Une analyse couplée peut ajouter les déplacements, dilatations, contraintes et réactions dues aux blocages thermiques. La note de calcul décrit les hypothèses, propriétés, conditions aux limites, maillage, cas étudiés et contrôles de cohérence. Elle doit aussi distinguer les résultats calculés des températures mesurées ou imposées. Selon l’objectif, l’étude peut comparer des matériaux, des épaisseurs, un isolant, une ventilation ou plusieurs architectures de refroidissement.