Trong lĩnh vực kỹ thuật, sự truyền nhiệt giữa các vật liệu khác nhau luôn có sự khác biệt rõ rệt.
Ngay cả khi cùng điều kiện môi trường, cùng nguồn nhiệt và cùng hình dạng hình học, thì:
-
Mỗi vật liệu có hệ số dẫn nhiệt khác nhau
-
Dẫn đến sự phân bố nhiệt độ không đồng đều
-
Ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền, biến dạng và hiệu suất làm việc của sản phẩm
Để phân tích hiện tượng này một cách trực quan – chính xác – định lượng, SOLIDWORKS cung cấp công cụ Thermal Simulation – một module quan trọng trong hệ sinh thái simulation.
👉 Hãy cùng SSPACE đi từng bước mô phỏng bài toán truyền nhiệt trong SOLIDWORKS Simulation.
Bài toán simulation: Phân bố nhiệt độ trên vật thể
🎯 Mục tiêu
-
Quan sát sự phân bố nhiệt độ trên vật thể
-
Phân tích ảnh hưởng của vật liệu đến khả năng truyền nhiệt
-
Làm quen quy trình Thermal Simulation trong SOLIDWORKS
Phân bố nhiệt độ – Bài toán 1
🔹 Bước 1: Tạo mô hình vật mẫu
Tiến hành tạo vật mẫu hình trụ với:
-
Chiều dài theo yêu cầu bài toán
-
Bán kính theo yêu cầu bài toán
Hình học đơn giản giúp người học tập trung vào bản chất của simulation truyền nhiệt, thay vì bị phân tán bởi cấu trúc phức tạp.
Sau khi hoàn thành mô hình, khởi tạo bài toán mô phỏng:
Simulation → New Study → Advanced Simulation → Thermal → OK
Phân bố nhiệt độ – Bài toán 2
🔹 Bước 2: Gán vật liệu
Trong ví dụ này, ta sử dụng hợp kim nhôm 1060.
Việc gán vật liệu là bước cực kỳ quan trọng trong simulation, bởi:
-
Hệ số dẫn nhiệt
-
Nhiệt dung riêng
-
Khối lượng riêng
đều ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả phân bố nhiệt.
Phân bố nhiệt độ – Bài toán 3
🔹 Bước 3: Thiết lập Thermal Loads
Trong Thermal Simulation, hai thông số cơ bản nhất cần thiết lập gồm:
-
Temperature (nhiệt độ áp đặt)
-
Convection (đối lưu nhiệt)
Phân bố nhiệt độ – Bài toán 4
🔹 Thiết lập nhiệt độ nền (Base Temperature)
-
Áp đặt Base Temperature = 125°C tại vị trí ngàm cố định
Đây là nguồn nhiệt chính truyền vào vật thể trong bài toán simulation này.
Phân bố nhiệt độ – Bài toán 5
🔹 Thiết lập điều kiện đối lưu
-
Convection Coefficient: 75
-
Ambient Temperature: 25°C
Áp dụng lên các bề mặt còn lại của khối để mô phỏng điều kiện tản nhiệt ra môi trường xung quanh.
Phân bố nhiệt độ – Bài toán 6
🔹 Bước 4: Chia lưới và giải bài toán
-
Tiến hành Mesh
-
Chạy Solve
SOLIDWORKS sẽ thực hiện tính toán simulation truyền nhiệt dựa trên:
-
Hình học
-
Vật liệu
-
Điều kiện biên nhiệt
Phân bố nhiệt độ – Bài toán 7
🔹 Kết quả mô phỏng
Sau khi giải xong, ta thu được mô hình phân bố nhiệt độ của hợp kim nhôm, thể hiện trực quan bằng thang màu nhiệt.
Phân bố nhiệt độ – Bài toán 8
🔹 Tuỳ chỉnh đơn vị nhiệt độ
Người dùng có thể:
-
Chuyển đơn vị hiển thị từ Kelvin sang Celsius
-
Thực hiện trong hộp thoại Edit Definition…
Điều này giúp kết quả dễ đọc – trực quan – phù hợp với thực tế sử dụng.
Phân bố nhiệt độ – Bài toán 9 → 11
🔹 Vẽ biểu đồ nhiệt độ theo chiều dài vật thể
Để quan sát sự thay đổi nhiệt độ một cách trực quan:
Bước 1:
-
Click chuột phải vào kết quả → chọn Probe
Bước 2:
-
Option: On selected entities
-
Result: chọn cạnh bên của khối → Update
Bước 3:
-
Trong Report Options → chọn Plot
Kết quả biểu đồ cho thấy:
-
Nhiệt độ cao nhất tại vị trí ngàm
-
Giảm dần về cuối khối
-
Phù hợp với quy luật truyền nhiệt của nhôm
Phân bố nhiệt độ – Bài toán 12
So sánh vật liệu khác
Bạn hoàn toàn có thể:
-
Thay hợp kim nhôm bằng thép, đồng hoặc vật liệu khác
-
Chạy lại simulation
-
So sánh khả năng truyền nhiệt của từng vật liệu
Đây là cách học Thermal Simulation cực kỳ hiệu quả cho sinh viên và kỹ sư.
Minh họa Thermal Simulation trong SOLIDWORKS
📌 Tham khảo thêm:
Mô phỏng ăn khớp của bánh răng trong SOLIDWORKS Simulation.
👉 Để xem thêm nhiều bài viết simulation – SOLIDWORKS – đồ án – ứng dụng thực tế, hãy Like & theo dõi Fanpage SSPACE ngay hôm nay.
