Formulación del problema: definición del alcance del análisis
El paso inicial del proceso de análisis consiste en formular el problema abordando una serie de preguntas críticas:
- ¿Cuál es el objetivo del análisis?
- ¿Cómo se puede lograr el objetivo de la manera más efectiva?
- ¿Qué elementos geométricos deben incluirse en el modelo?
- ¿Cómo se pueden establecer los límites y las condiciones iniciales?
- ¿Qué nivel de dimensionalidad del modelo espacial se requiere (1-D, 2-D, 3-D o no simétrico)?
- ¿Cómo se debe representar el dominio de flujo?
- ¿Cuál es el modelado temporal apropiado (estable o inestable)?
- ¿Qué describe las características del flujo viscoso (turbulento, invisible o laminar)?
Al formular el problema con precisión, los ingenieros pueden definir sus modelos con los atributos adecuados, lo que garantiza que los resultados de la simulación estén libres de datos incorrectos.
Geometría y modelado de dominio del flujo de aire
Para realizar un análisis, es necesario crear un modelo del objeto en consideración. Por lo general, esto implica utilizar software CAD para representar la geometría del objeto con precisión.
En algunos casos, se pueden emplear ciertas aproximaciones y simplificaciones, como la eliminación de las roscas de los sujetadores, para facilitar el proceso de análisis mientras se mantiene una precisión razonable. Con los dispositivos electrónicos, particularmente los semiconductores, la geometría del dispositivo puede ser bastante simple y en bloques.
Sin embargo, la importancia de una geometría precisa aumenta cuando hay disipadores de calor conectados a componentes electrónicos con diseños mucho más complicados.
Al mismo tiempo, se toman decisiones sobre el tamaño del dominio del flujo finito dentro del cual se simulará el flujo de aire. Ciertas secciones del límite del dominio de flujo coinciden con las superficies de la geometría del objeto, mientras que otras superficies sirven como límites libres a través de los cuales entra, o sale, el flujo de aire.
Objetivo: mejorar el diseño
El proceso de modelado tiene como objetivo preparar la geometría y el dominio del flujo de aire de una manera que proporcione información para el proceso de generación de la cuadrícula posterior. Esto implica tener en cuenta las consideraciones estructurales y topológicas necesarias para generar una red precisa y eficiente.
Curiosamente, parte del modelo es el espacio alrededor del propio modelo, al que habrá que asignar propiedades específicas, probablemente las más similares al aire.
Si bien la refrigeración de los dispositivos electrónicos a veces incorpora agua o incluso aceite, el aire es el medio más común en el que residen los dispositivos electrónicos.
La inclusión de aire forzado en lugar de solo convección, mediante el uso de un ventilador, aumenta significativamente los requisitos computacionales de un modelo, ya que se tiene en cuenta el flujo de aire y se agrega el calor de un ventilador.
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El diseñador desempeña un papel crucial para garantizar que el modelo geométrico esté libre de errores o defectos. Los problemas comunes a tener en cuenta incluyen:
- Caras faltantes o superpuestas
- Brechas dentro del modelo
- Geometrías no cerradas como aristas, caras libres y vértices
Después de los preparativos necesarios, el modelo debe ser un sólido cerrado, libre de los errores mencionados anteriormente, para garantizar su integridad y precisión.
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