Abstract

RAMIREZ GIL, Francisco Javier; DELGADO-MEJIA, Álvaro; FORONDA-OBANDO, Esteban  and  OLMOS-VILLALBA, Luis Carlos. Análisis térmico por elementos finitos de disipadores de calor complejos usando herramientas de código abierto y computación de alto desempeño. Rev.fac.ing.univ. Antioquia [online]. 2023, n.106, pp.124-133.  Epub July 10, 2023. ISSN 0120-6230.  https://doi.org/10.17533/udea.redin.20220888.

El modelamiento de fenómenos de transferencia de calor en sistemas térmicos ha sido explorado extensamente en la industria y en la academia utilizando el método de los elementos finitos (MEF) con software comercial. Sin embargo, cuando el problema térmico introduce complejidades en geometría y físicas, la disponibilidad de licencias de procesamiento de alto desempeño puede representar una limitación para alcanzar resultados en un tiempo razonable. De ahí, el análisis de elementos finitos (AEF) utilizando plataformas con herramientas de código abierto (OSS) se convierte en un prominente candidato para este caso. Por lo tanto, múltiples herramientas de código abierto son integradas en este trabajo para resolver la ecuación de transferencia de calor incluyendo conducción, convección y radiación. Varios disipadores de calor geométricamente complejos usualmente utilizados en la industria electrónica son considerados como ejemplos de aplicación. El desempeño de la computación paralela es evaluado en términos del tiempo de procesamiento. El motor de solución de elementos finitos es construido implementando las ecuaciones de balance de energía en su formulación débil en Firedrake, usando su solucionador PETSc, el generador de malla GMSH y el post-procesador Paraview, creando así un entorno de trabajo en Python basado completamente en OSS. Finalmente, los resultados son verificados con software comercial para distintos casos de estudio, y su potencial para ser extendido a otros campos de la ingeniería es evidente.

Keywords : Firedrake; Método de los elementos finitos (MEF); Python; Disipador de calor; Transferencia de calor; HPC.

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