ONDERZOEK INFORMATICANUMERIEKE BEPALING VANTEMPERATUURVELDEN METBEHULP VAN DIANAir.J.C.M.Jansen, IBBC-TNO, afdeling Technische InformaticaInschakeling van microcomputers heeft de toepassing van deeindige-elementenmethode voor het dimensioneren van uiteenlopendeconstructies mogelijk gemaakt. De mogelijkheden van dezeberekeningsmethode zijn echter veel groter. Bijvoorbeeld het oplossenvan allerlei potentiaalproblemen. Inmiddels is voor hetprogrammapakket DIANA een nieuw moduul ontwikkeld, waarmee hettemperatuurverloop in constructies, zowel in stationaire als dynamischesituaties, op nauwkeurige wijze kan worden berekend..De eindige-elementenmethodeheeft inmiddels zijn nut en ef- .fici?ntie bewezenvoorhetana-lyseren van sterkteleerproblemen. Hettoepassingsgebied van deze methode isechter veel groter en strekt zich ook uittot allerlei potentiaalproblemen zoalsbijvoorbeeld warmtestromingsproble-men. Enkele voorbeelden hiervan zijn:- het bepalen van koudebruggen inconstructies ofconstructiedetails;- het bepalen van warmteweerstandenvan vloeren, wanden en vloerwand-aansluitingen (fig.1},- het berekenen van het temperatuurs-veld van een constructie die onder-worpen wordt aan een thermische be-lasting. Dit berekende temperatuurs-veld kan vervolgens als invoer wordengebruikt voor een berekening waarbijde .stijfheid en sterkte van de con-.structie onder de temperatuursbelas-ting wordt geanalyseerd;- koelen van verhardend beton en aan-sluitende kruipberekeningen (zielito [1D.Er zijn een groot aantal pakketten ont-wikkeld waarmee warmtestromings-problemen kunnen worden opgelost,maar het aantal pakketten waarmeeeerst een warmtestromingsberekeningkan worden uitgevoerd en vervolgens52met de resultaten hiervan een sterkte-berekening kan worden verricht, is be-perkt. Methetoogop het laatstgenoem-de toepassingsgebiedwas hetinteressantom aan het (bij IBBC-TNO) in ontwik-keling zijnde eindige-elementen-methode pakket DIANA [2,3], enkelemodulentoe te voegenwaarmee warm-testromingsproblemen kunnen wordengeanalyseerd. Het zal duidelijk zijn datdoor de introductie van dergelijke mo-dulenookzuivere bouwfysischeproble-men, zoals het bepalen van koudebrug-gen, kunnen worden opgelost met hetgenoemde programma.De bedoeling van dit artikel* is deJezereen indruk te geven van de mogelijk-heden van de DIANA-warmtestro-mingsmodulen. Ditzal gebeurenaan dehand van een aantal voorbeelden vanstationaire en niet-stationaire stro-mingsproblemen. Eerst zal echter in hetkort worden ingegaan op de diverserandvoorwaarden die mogelijk zijn ineen thermische berekening.RandvoorwaardenRandvoorwaarden die veelvuldig op-treden bij warmtestromingsproblemenzijn:a. de temperatuur is voorgeschreven opeen (deel van de) rand Van een con-structie;b. er is een voorgeschreven warmtetoe-voer langs een (deel van de) rand vaneen constructie.Verder kunnen in de constructie warm-tebronnen: voorkomen, hetzij gecon-centreerd in een punt hetzij verdeeldover de constructie. Daarnaast zijn erwarmtestromingsproblemenwaarbij detemperatuur op de rand van de con-structie geen voorgeschreven waardeheeft, maar waarbij alleen de om-gevingstemperatuur bekend is. De tem-peratuurop de rand van eenconstructieis inhetalgemeennietgelijkaande tem-peratuur van de omgeving als gevolgvan de aanwezigheid van een over-gangsweerstand. Bij dergelijke rand-voorwaarden spreekt men van convec-tierandvoorwaarden.Bij convectie-randvoorwaarden is er een warmte-toevoer door de rand van de constructiedie een functie is vanhet temperatuur-verschil tussen de rand en de om-gevingstemperatuur.? Dit artikel geeft een overzicht van het afstu-deerwerk van irJ.C.MJansen. De studie is uit-gevoerd bij IBBC-TNO enstond onderleidingvan pro(dr.ir.A.Verruyt, TH-Delft, afd. CivieleTechniek en bij IBBC onder begeleiding vanir.R. de Borst en ir.G.MAKustets.Cement 1986 nr. 63 Temperatuursverdeling in een blok met convectie~randvoorwaardenolOC].. I, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,180, ,: : : : : :, ,, ,,, ,, ,, ,, ,315 mrn" ,\ \ \, ,, ,polystyreenschuim X:O,035 [:k]Iafwerklaag X: 1,0 [m~J Ifm2k]overgangsweerstand r: 0,13 rvv, ,, ,IIIIIII~I I IIll\\.\\\1111\11\1111\ \ \ \ '\. , \ \::: t~ n~ .~ ~ '.-L--'r""-'.;).",.....l"---.L'-1'---.L'---.L,..L.....""-'--'-j'Iovergangsweerstand r: 0'113 [m~kJor-.I I 111\\\\\Warmtestroming door een ge?s()leerde vloerplaat1 I 11111111I.. 60 .. II.. 1352 Isothermen van een rechthoekige plaatI"'30 mmI Igrin,dbeton X: 2,0 [ni1