MÔ PHỎNG NHIỆT TRONG NX

Mô phỏng nhiệt trong NX

Mô phỏng nhiệt trong Siemens NX – Giải pháp tối ưu hóa thiết kế bằng công nghệ CAE tiên tiến

1. Giới thiệu về mô phỏng nhiệt trong NX

Trong quá trình thiết kế sản phẩm, nhiệt độ là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu năng, độ bền và tuổi thọ của chi tiết. Đặc biệt trong các lĩnh vực như cơ khí chính xác, điện tử, khuôn mẫu hay hàng không, việc kiểm soát phân bố nhiệt trở nên vô cùng quan trọng.

Phần mềm Siemens NX không chỉ mạnh mẽ trong thiết kế 3D và CAM, mà còn tích hợp sẵn mô-đun mô phỏng nhiệt (Thermal Simulation) giúp các kỹ sư phân tích, đánh giá và tối ưu hóa truyền nhiệt ngay trong cùng môi trường NX, tiết kiệm đáng kể thời gian và chi phí phát triển sản phẩm.

2. Khả năng và phạm vi mô phỏng nhiệt trong Siemens NX

Phần mềm Siemens NX tích hợp một hệ thống mô phỏng nhiệt (Thermal Simulation) mạnh mẽ, cho phép kỹ sư mô hình hóa, phân tích và tối ưu hóa sự truyền nhiệt trong các chi tiết hoặc cụm lắp ráp phức tạp. Dù là một linh kiện điện tử nhỏ, hay một khối động cơ công nghiệp cỡ lớn, NX đều có thể tái hiện chính xác hiện tượng nhiệt thực tế với độ tin cậy cao.

 2.1. Các dạng truyền nhiệt được mô phỏng trong NX

NX hỗ trợ đầy đủ ba cơ chế truyền nhiệt chính trong tự nhiên:

• Truyền dẫn (Conduction): Mô phỏng quá trình truyền năng lượng qua vật rắn do chênh lệch nhiệt độ. Đây là dạng mô phỏng phổ biến nhất, đặc biệt quan trọng trong các sản phẩm kim loại, vỏ máy, khuôn ép hoặc chi tiết chịu tải nhiệt lâu dài.
  

  → NX cho phép xác định chi tiết vật liệu (hệ số dẫn nhiệt, hướng dẫn nhiệt, cấu trúc composite, lớp phủ, v.v.) để đảm bảo kết quả sát thực tế.

• Đối lưu (Convection): Tái hiện quá trình trao đổi nhiệt giữa bề mặt chi tiết và môi trường xung quanh (không khí, nước, dầu, v.v.). Người dùng có thể dễ dàng gán hệ số đối lưu (h) và nhiệt độ môi trường, hoặc mô phỏng phức tạp hơn thông qua liên kết với mô phỏng dòng chảy CFD để tính hệ số đối lưu tự động.
  

  → Ứng dụng: kiểm tra khả năng làm mát của tản nhiệt, khối pin, hệ thống làm mát khuôn.

• Bức xạ (Radiation): Mô phỏng trao đổi năng lượng giữa các bề mặt thông qua phát xạ nhiệt, đặc biệt quan trọng trong các sản phẩm nhiệt độ cao như buồng đốt, đèn LED công suất lớn, hoặc chi tiết kim loại nung. NX cho phép người dùng xác định độ phát xạ (emissivity) và nhiệt độ môi trường bức xạ, giúp đánh giá chính xác tổn thất năng lượng.

2.2. Các loại phân tích nhiệt trong NX

NX Simulation hỗ trợ nhiều dạng bài toán nhiệt khác nhau, phù hợp cho mọi cấp độ nghiên cứu:

1. Phân tích trạng thái ổn định (Steady-State Thermal Analysis)

   • Xác định phân bố nhiệt khi hệ thống đã đạt trạng thái cân bằng.
   • Dùng để tính nhiệt độ ổn định của cụm máy, mô-đun điện tử hoặc chi tiết đang hoạt động lâu dài.

2. Phân tích theo thời gian (Transient Thermal Analysis)

   • Đánh giá sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian, ví dụ như quá trình gia nhiệt, làm nguội hoặc khởi động thiết bị.
   • NX hỗ trợ điều khiển bước thời gian tự động, giúp mô phỏng chính xác các quá trình có biến thiên nhanh hoặc phi tuyến.

3. Phân tích truyền nhiệt phi tuyến (Nonlinear Thermal Analysis)

   • Xem xét sự thay đổi tính chất vật liệu theo nhiệt độ, ví dụ như độ dẫn nhiệt giảm khi vật liệu nóng lên.
   • Thích hợp cho các ứng dụng chịu nhiệt cao, khuôn nóng, hoặc quá trình hàn.

4. Phân tích liên kết đa trường (Coupled Thermal–Structural Analysis)

   • Cho phép kết hợp kết quả mô phỏng nhiệt với phân tích ứng suất, giúp dự đoán giãn nở, biến dạng hoặc nứt gãy do chênh nhiệt.
   • Đây là một ưu thế vượt trội của NX so với nhiều phần mềm khác, vì người dùng có thể thực hiện toàn bộ quy trình ngay trong cùng môi trường mô phỏng mà không cần chuyển đổi dữ liệu.

2.3. Các công cụ và tính năng hỗ trợ nâng cao

Bên cạnh các bài toán cơ bản, NX còn trang bị nhiều tính năng mở rộng giúp tăng độ chính xác và hiệu quả tính toán:

• Thermal Contact: Mô phỏng truyền nhiệt qua bề mặt tiếp xúc giữa hai chi tiết, có thể điều chỉnh điện trở nhiệt hoặc mức độ tiếp xúc thực tế.
• Heat Generation & Power Input: Gán nguồn nhiệt cục bộ, theo công suất (W) hoặc mật độ năng lượng (W/m³).
• Temperature-Dependent Properties: Cho phép gán đặc tính vật liệu thay đổi theo nhiệt độ, mô phỏng chính xác hơn cho kim loại, nhựa hoặc hợp kim.
• Automatic Mesh Refinement: NX tự động tinh chỉnh lưới ở các vùng có gradient nhiệt cao, tăng độ chính xác mà không làm tăng thời gian tính quá nhiều.
• Post-Processing linh hoạt: Người dùng có thể xem biểu đồ phân bố nhiệt, dòng nhiệt, vector heat flux, hoặc biểu đồ nhiệt độ theo thời gian tại bất kỳ điểm nào trên mô hình.

2.4. Kết nối với mô phỏng CFD và tối ưu thiết kế

NX còn cho phép liên kết mô phỏng nhiệt với CFD (Computational Fluid Dynamics) thông qua công cụ Simcenter – một phần trong hệ sinh thái Siemens Digital Industries Software.

Điều này giúp kỹ sư không chỉ mô phỏng truyền nhiệt trong vật rắn mà còn đánh giá luồng gió, dòng nước và hiệu quả tản nhiệt tổng thể.

Sau khi có kết quả, NX có thể tự động tối ưu hình học (parametric optimization) để giảm nhiệt độ cực đại hoặc tối ưu vị trí tản nhiệt, đảm bảo hiệu năng cao nhất với chi phí thấp nhất.

 2.5. Giá trị mang lại cho doanh nghiệp

• Rút ngắn thời gian thử nghiệm thực tế: mô phỏng trước khi chế tạo, giảm sai hỏng.
• Giảm chi phí phát triển sản phẩm: loại bỏ nhu cầu chế tạo mẫu thử nhiều lần.
• Tăng độ tin cậy sản phẩm: kiểm soát rủi ro do nhiệt quá mức hoặc chênh lệch nhiệt gây cong vênh.
• Nâng cao năng lực thiết kế: đội ngũ kỹ sư có thể chủ động đánh giá và cải tiến mà không phụ thuộc hoàn toàn vào thí nghiệm vật lý.

3. Ứng dụng thực tế của mô phỏng nhiệt NX

• Ngành điện – điện tử: kiểm tra tản nhiệt cho bo mạch, chip hoặc hệ thống làm mát.
• Ngành ô tô: phân tích truyền nhiệt trong động cơ, hệ thống phanh hoặc khoang cabin.
• Ngành khuôn mẫu: đánh giá làm mát khuôn ép nhựa để tối ưu chu kỳ sản xuất.
• Ngành hàng không – cơ khí chính xác: dự đoán biến dạng nhiệt của chi tiết kim loại trong điều kiện làm việc khắc nghiệt.

4. Kết luận

Mô phỏng nhiệt trong Siemens NX là công cụ mạnh mẽ giúp kỹ sư nắm bắt hành vi nhiệt của sản phẩm ngay từ giai đoạn thiết kế.                                                  

Với khả năng phân tích toàn diện, NX hỗ trợ doanh nghiệp giảm chi phí thử nghiệm, tối ưu thiết kế và tăng độ tin cậy của sản phẩm.

Hotline: (+84) 334 254 555

Email: sales@softonevietnam.com

Văn phòng: Ô số 7-NV 35 Khu đô thị mới Bắc Quốc lộ 32, Xã Hoài Đức, Thành phố Hà Nội, Việt Nam

Fanpage: SOFTONE Việt Nam

Xem Thêm Nhiều Sản Phẩm Tại Đây