Térmica (regime)

A física Térmica calcula a temperatura em regime permanente a partir das perdas de uma física magnética (AC ou magnetostática). O ar não é simulado como escoamento (sem CFD): ele fica fora do domínio térmico, e as superfícies expostas trocam calor por convecção. Um ventilador entra como um canal de ar que renova o ar e esquenta com o calor que leva.

Como usar

  1. Resolva (ou prepare) uma física magnética AC ou magnetostática com as correntes de trabalho.

  2. No + de Método de resolução, crie Térmica (regime) e escolha em Perdas de a física magnética.

  3. Ajuste a temperatura ambiente, a convecção das superfícies e, no plano, as faces frente/trás.

  4. Resolva (▶). Em Resultados › Térmica, crie um Mapa de campo: superfície de temperatura e isotermas (contorno).

Os materiais precisam da condutividade térmica k; os da biblioteca já têm (cobre 400, alumínio 237, aço M400 28, aço 1010 50 W/m·K). Sem k, vale um valor típico do grupo. Chapas laminadas conduzem \(f\cdot k\) no plano do desenho.

Resfriamento

Onde

O que é

Valores típicos

Superfícies expostas

convecção \(h\,(T - T_{amb})\) em toda borda do sólido que toca o ar

natural 5–10, ventilado 25–100 W/m²·K

Faces frente/trás (plano)

o 2D não vê as faces da profundidade: \(2h/\text{profundidade}\) por volume

igual à convecção natural

Condição em curvas

convecção com outro \(h\), temperatura fixa ou isolada, só nas curvas escolhidas

—

Canal de ar (ventilador)

vazão \(Q\) (m³/h) e temperatura de entrada; as curvas ligadas trocam calor com o ar do canal

—

Para aplicar uma condição a curvas: selecione as curvas no desenho e clique em Usar as curvas selecionadas na condição.

Ventilador (canal de ar)

O ar renovado leva o calor das curvas ligadas ao canal. Com vazão \(Q\), \(\dot m = \rho_{ar} Q\):

\[ T_{saída} = T_{entrada} + \frac{P}{\dot m\, c_p}, \qquad T_{ar} = \frac{T_{entrada} + T_{saída}}{2}, \]

e a convecção dessas curvas usa \(T_{ar}\). Temperatura e ar são resolvidos juntos por iteração: pouca vazão → o ar esquenta → resfria menos.

Resistividade com a temperatura

Com Resistividade com a temperatura ligado, a resistividade dos condutores segue \(\rho(T) = \rho_{20}\,[1 + \alpha\,(T - 20)]\) (\(\alpha\) = 0,00393/K no cobre). As perdas nas bobinas são recalculadas com a temperatura de cada região, e os condutores maciços (correntes parasitas) têm o AC resolvido de novo com o \(\sigma\) corrigido. A iteração para quando a temperatura das regiões muda menos de 0,1 K (normalmente 3 a 5 voltas).

Resultados

Variável

O quê

Tmax, Tmin

temperaturas máxima e mínima (°C)

<região>_Tavg, <região>_Tmax

média e máxima por região

P_perdas, P_dissipado

perdas totais e calor que sai (devem ser iguais: balanço)

<canal>_Tar, <canal>_Tsaida, <canal>_P

ar médio, saída e calor levado por canal

Limitações

  • Regime permanente. A elevação adiabática em curto-circuito (sem tempo para o calor sair) e o transitório térmico são os próximos passos.

  • O ar não é simulado: a convecção vem do \(h\) informado. Em canais longos, o ar esquenta ao longo do caminho; o modelo usa a média entre entrada e saída.