Condução de calor em um termistor: elementos finitos

Eu fiz um pequeno notebook que usa o método de elementos finitos para simular a condição de calor no corpo de um termistor com cápsula de vidro. Pretendo melhorar isso mais para frente mas isso serve como exemplo.

MF-58

O MF-58 é um termistor NTC bem comum e bem barato (na China…). Eu tenho usado ele como elemento sensor em termo-anemômetros a temperatura constante.

Uma foto do MF-58 pode ser visto abaixo. Foto do MF-58

O elemento termistor está no centro da cápsula de vidro (parte laranja) que é um mau condutor de calor. O termistor também perde calor pelas pernas que devem ser de alguma liga de aço elétrico.

Notebook com simulação de elementos finitos

Aqui você encontra um link para o notebook Pluto

Pacotes usados

  • Geração de malha: Gmsh.jl. Gmsh é um gerador de malhas 3d de código aberto. Possui um interface para Julia.
  • Elementos finitos: Gridap.jl é um pacote que permite usar o método de elementos finitos para resolver equações diferenciais parciais. O legal é que permite que você use uma notação parecida com a usada em matemática. É parecido com o FreeFEM que tem uma linguagem própria para representar os problemas de elementos finitos. O programa FEniCS que permite formular o problema de elementos finitos em Python mas por trás está um código em C++.
  • O projeto Gridap tem pacotes para ler malhas geradas pelo Gmsh: GridapGmsh.jl
  • Para visualizar os resultados, eles podem ser exportados para formato VTK ou visualizados no Makie usando o pacote GridapMakie.