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O Sistema de Análise Térmica é um software capaz de simular problemas que envolvam simultaneamente fenômenos de condução, convecção e radiação em geometrias tridimensionais arbitrárias em regime permanente e transiente. O objetivo principal do software é fornecer os campos de temperatura em componentes sólidos, sendo assim, suas principais potencialidades estão em calcular as trocas térmicas condutivas e radiativas.

 

Foi desenvolvido pelas empresas Equatorial Sistemas e TCS Engenharia e Informática, com o apoio da Fundação SOFTEX2000 e financiado pela FINEP. Participaram como contratados o SINMEC (Laboratório de Simulação de Numérica da UFSC) e a ESSS. O conceito do software é oriundo do Programa Espacial Brasileiro. Seu autor trabalhou durante mais de 20 anos no Grupo de Controle Térmico de Satélites do INPE onde coordenou as atividades de desenvolvimento do primeiro satélite Brasileiro (SCD1) e atividades de pesquisa, entre as quais o desenvolvimento de programas computacionais para simulação térmica de satélites. Em 1997 o autor se desligou do INPE fundou a empresa TCS e em parceria com a Equatorial iniciou o trabalho de desenvolvimento do SATER100. Em 2001 foi lançada sua Versão beta e em 2003 sua primeira versão comercial.

No software, a representação geométrica dos elementos tridimensionais é construída a partir de entes geométricos primitivos baseados no modelo de cascas, sendo representados por suas duas faces e sua espessura. Há ainda a possibilidade de definição de linhas, visando facilitar a modelagem de dutos. Componentes fluidos são representados de maneira discreta e uni-dimensional, aonde após o usuário fornecer o coeficiente de película, o software é capaz de fornecer a distribuição do campo de temperaturas no interior de dutos ou escoamentos livres uni-dimensionais.

De maneira geral, a discretização geométrica de superfícies é realizada em níveis distintos para a parte condutiva e radiativa do modelo, assim malhas distintas para cada tipo de solução podem ser utilizadas.

O sistema baseia-se em uma união de métodos, cujo resultado é uma metodologia híbrida na qual vantagens específicas de cada um foram levadas em consideração. Na parte condutiva é empregada a metodologia baseada no CVFEM (Control Volume Finite Element Method), onde os balanços difusivos são realizados em volumes de controle construídos a partir dos triângulos elementares. Este método possui a característica de, além de tratar complexas geometrias, ser conservativo e garantir um melhor cálculo dos acoplamentos condutivos. Com relação a parte radiativa, as superfícies são consideradas difusas cinzas e os acoplamentos radiativos entre elas são calculados pelo método de Gebhart, considerando as multi-reflexões, a partir de fatores de forma calculados por três diferentes métodos (Integral de Linha, Integral de Área e Mitalas-Stephenson).

Além dos elementos fluidos, o software também pode representar elementos controlados por termostatos, condições de contorno e conexões térmicas variáveis (função da temperatura e tempo), etc. Uma vez que todos estes elementos estejam definidos, a equação resultante para cada nó é colocada na matriz resultante e a mesma é resolvida, para cada intervalo de tempo, ou por um processo iterativo ou pelo método direto.

Para a solução dos processos descritos, o SATER 100 fornece um dos mais robustos e rápidos solvers, o GMRES, combinado a excelentes pré-condicionadores, proporcionando que o usuário consiga resolver os mais diversos tipos de problemas. Adicionalmente, o software SATER 100 oferece um módulo orbital para cálculo de cargas térmicas (solar direta, albedo e infra-vermelho) incidentes em satélites artificiais ao redor de um planeta qualquer ou a carga térmica solar direta incidente sobre um corpo na superfície da Terra.