Este es un problema complejo, muy similar al que enfrentan los diseñadores de paquetes de baterías, donde las altas temperaturas y los efectos térmicos tienen consecuencias severas. En su caso, debe enmarcar bien el problema, establecer un conjunto de objetivos y restricciones para el diseño al principio. Estos podrían ser un flujo de alta temperatura o calor o un cambio en las propiedades del material o una deformación máxima que se puede tolerar.
Luego observe los fenómenos físicos, tanto para los dominios sólidos como para los fluidos que podrían ser mecanismos relevantes (radiación, conducción, convección natural) para la transferencia de calor. Esto le dará una comprensión de las diferentes formas en que podría eliminar el calor generado, antes de crear diseños reales para los canales de enfriamiento. Puede descubrir que puede aprovechar algunos de estos mecanismos para mejorar la eficacia del diseño, por ejemplo, pintando algunas superficies de negro o usando canales verticales para mover el aire a lo largo de los lados del bloque o canales de líquido.
Luego, haga una lluvia de ideas para encontrar posibles diseños que puedan funcionar para este problema y evalúelos mediante modelos analíticos o computacionales, utilizando un caso de condición de funcionamiento nominal, así como casos críticos de borde donde el diseño de enfriamiento debe funcionar. Luego, evalúe los costos asociados con cada diseño, como los costos de energía y fabricación, así como las restricciones asociadas con la fabricación de las piezas y su ensamblaje. Seleccione algunos diseños y realice un proceso de refinamiento donde podrá optimizarlos para obtener el mejor rendimiento.
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También es importante para el diseño térmico la robustez y la sensibilidad, ya que los fenómenos de transferencia de calor y las propiedades del material son altamente no lineales con la temperatura. Aquí pequeños cambios en las condiciones, como la temperatura exterior o la distancia a la pared más cercana, tienen un gran efecto que causa temperaturas medias más altas, con puntos calientes locales donde las propiedades del material experimentan un cambio drástico. Esta es la razón por la cual los automóviles Tesla y los Boeing 787 han tenido problemas de fuego y humo.
