Modélisation des échanges thermiques et du génie des procédés d’un câble électrique sous COMSOL Multiphysics®

Mots-clés

Interaction laser/matière, électromagnétisme, équation de Maxwell, modélisation, thermique, modèle analytique
 

Contexte / Objectif

L'augmentation des besoins en énergie conduit les fabricants de câble à faire transiter l'électricité par des câbles destinés jusque-là au transfert de données. Ces câbles, appelés Power over Ethernet (PoE/PoE+) permettent de transmettre des données et de la puissance électrique en même temps. Toutefois, une régulation thermique fine doit être mise en œuvre pour éviter qu'une élévation de température trop importante conduise à des pertes d'informations.

Pour cela, NEXANS, leader mondial des fabricants de câble, a fait appel à SIMTEC afin de  développer un modèle numérique, sous COMSOL Multiphysics®. Le but de ce modèle est d'appréhender les cartographies de température pour différentes configurations géométriques de câble, afin de déterminer le design optimal.

 

Réalisations de SIMTEC / Résultats

En amont de cette étude, SIMTEC est venu régulièrement sur site pour visualiser les installations et travailler en partenariat avec les membres du Nexans Research Center (NRC) sur les simplifications géométriques afin d'obtenir un modèle efficace.

Le modèle retenu, développé et implémenté par SIMTEC, en partenariat avec NEXANS, traite des échanges de chaleur au sein des conducteurs du câble, où la chaleur est générée par effet joule lors du passage du courant, et de sa gaine isolante. En fonction des configurations, la convection naturelle au sein de l'air a été prise en compte ou non. Au vue de la complexité géométrique de l'assemblage du bundle, une attention particulière aux aspects radiatifs a dû être menée pour obtenir la convergence numérique du problème non-linéaire.

Le modèle alors développé a été validé au regard de résultats expérimentaux.

 

Après validation du modèle, de nombreuses configurations géométriques de bundle ont pu être étudiées. Cette étude à permis de déterminer le design optimal faisant passer la plus grande intensité électrique possible tout en maintenant la température sous le seuil critique.