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Version
5.0
Titre :
TTLP300 Transfert thermique dans une barre métallique orthotrope
Date :
20/09/02
Auteur(s) :
C. DURAND,
E. VISSE, F. LEBOUVIER
Clé
:
V4.23.300-A
Page :
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Manuel de Validation
Fascicule V4.23 : Thermique transitoire des systèmes plans
HT-66/02/001/A
Organisme(s) :
EDF/AMA, EDF/UTO/SIS, Delta CAD















Manuel de Validation
Fascicule V4.23 : Thermique transitoire des systèmes plans
Document V4.23.300



TTLP300 - Transfert thermique dans une barre
métallique orthotrope




Résumé :

Ce test est issu de la validation indépendante de la version 3 en thermique transitoire linéaire.

Il s'agit d'un problème 2D plan représenté par une seule modélisation (plane).

Les fonctionnalités testées sont les suivantes :
·
élément thermique plan,
·
matériau orthotrope,
·
algorithme de thermique transitoire,
·
condition limite : convection.

L'intérêt du test réside dans la prise en compte d'un matériau orthotrope.

Les résultats sont comparés avec une solution basée sur une estimation graphique.
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1
Problème de référence
1.1 Géométrie
a
a
b
b
x
,
y
,
, c
(0) =
y
x
h T
f
a = 50.8 x 10
-3
m
b = 25.4 x 10
-3
m
C
B
A
D

1.2
Propriétés du matériau
x
= 34.614 W/m °C
conductivité thermique suivant l'axe x
y
= 6.237 W/m °C
conductivité thermique suivant l'axe y
C
p
= 37.719
J/kg. °C
chaleur spécifique
= 6407.38
kg/m
3
masse
volumique

1.3
Conditions aux limites et chargements
Convection :
·
h = 1362.71 W/m
2
°C,
·
T
f
= 37.78 °C.

1.4 Conditions
initiales
T(x, y, t = 0) = 260° C
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2
Solution de référence
2.1
Méthode de calcul utilisée pour la solution de référence
La solution de référence originale donnée dans le livre [bib1] est basée sur une estimation graphique.
Cette référence est citée dans le manuel de vérification d'ANSYS [bib2]

2.2
Résultats de référence
Température aux points A B C D à l'instant t = 3s

2.3
Incertitude sur la solution
Inconnue, il n'a pas été possible de se procurer la référence originale (livre ancien, plus édité).

2.4 Références
bibliographiques
[1]
Schneider, P.J., " Conduction Heat Transfer ", Addison-Wesley Publishing Co., Inc. Reading,
Mass., 2nd Printing, 1957.
[2]
ANSYS : "Verification manual", 1
st
edition, June 1, 1976
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3 Modélisation
A
3.1
Caractéristiques de la modélisation
PLAN (QUAD8)
Y
X
C
B
A
D
Conditions limites:
- cotés AB et DA:
= 0
- cotés BC et CD: T
ext
= 37.78 °C
h = 1362.71 w/m² °C
= 30°
x
y
N1
N26
N113
N82
3.2
Caractéristiques du maillage
Nombre de noeuds :
113
Nombre de mailles et types : 30 QUAD8
3.3 Fonctionnalités
testées
Commandes
AFFE_MODELE
THERMIQUE
PLAN
TOUT
DEFI_MATERIAU
THER_ORTH
AFFE_CARA_ELEM
MASSIF
AFFE_CHAR_THER_F
ECHANGE
THER_LINEAIRE
TEMP_INIT
VALE
EXCIT
CARA_ELEM
RECU_CHAMP
INST
3.4 Remarques
La discrétisation en pas de temps est la suivante :
10 pas pour [ 0. , 1.D-4 ] soit
t = 1.D-5
9 pas pour [ 1.D-4 , 1.D-3 ] soit
t = 1.D-4
9 pas pour [ 1.D-3 , 1.D-2 ] soit
t = 1.D-3
9 pas pour [ 1.D-2 , 1.D-1 ] soit
t = 1.D-2
9 pas pour [ 1.D-1 , 1.D0 ] soit
t = 1.D-1
20 pas pour [ 1.D+0 , 3.D0 ] soit
t = 1.D-1
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4
Résultats de la modélisation A
4.1 Valeurs
testées
Identification Référence
Aster
% différence
Tolérance
instant t = 3 s
Points T(°C)
A (N26)
237.50
238.95
0.611
5%
B (N113)
137.22
140.71
2.541
5%
C (N82)
65.98
66.19
0.318
5%
D (N1)
94.44
93.30
-
1.206
5%

4.2 Paramètres
d'exécution
Version : 5.03
Machine : SGI - ORIGIN 2000 - R12000
Encombrement mémoire :
8 mégamots
Temps CPU User : 4.70 secondes
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5
Synthèse des résultats
Les résultats obtenus sont satisfaisants, l'écart maximum est de 2.5% inférieur à la tolérance fixée
initialement (5%) (la solution de référence est obtenue graphiquement).
Ce test a permis de tester en transitoire linéaire, modélisation PLAN, les commandes :
·
DEFI_MATERIAU
associé au mot clé
THER_ORTH
, permettant de définir les caractéristiques
d'un matériau orthotrope,
·
AFFE_CARA_ELEM
associé au mot clé
MASSIF
, permettant de définir les axes d'orthotropie.