Modellierung eines 2D diskretisierten Wärmeübertragers zur Kühlung von Leistungselektronik

Kurzfassung

Diese Arbeit umfasst das Modell eines zweidimensional diskretisierten Wärmeübertragers sowie einer Metallbibliothek in Modelica. Die Form des Wärmeübertragers entspricht einer „Tubed Cold Plate“ welche in den Flüssigkühlkreislauf zur Kühlung von Leistungselektronik innerhalb des „More Electric Aircraft“ verwendet wird. Die Diskretisierung des Wärmeübertragers erfolgt nach dem Verfahren der Finiten- Volumen. Dabei wird zwischen Flüssig- und Festkörperelementen differenziert, wobei für jedes Element Erhaltungssätze definiert sind. Um dem Modell hinsichtlich der Geometrie und Anzahl der verlaufenden Kühlkanäle Flexibilität zu gewährleisten, ist die Verschaltung der Elemente parametrisiert aufgebaut. Für die Wärmeübergänge und das Strömungsverhalten des Kühlmediums sind geeignete Korrelationen in einer Bibliothek hinterlegt. Die Validierung des Wärmeübertragermodells erfolgt anhand physikalisch idealisierten Modellen hinsichtlich Rechenzeit und Funktionalität der Wärmeübergänge. Für die „Tubed Cold Plate“ werden Visualisierungen erstellt, um den Wärmeübergang und somit die Temperaturänderung visuell darzustellen.