Influencia de la geometría del contacto en la resistencia térmica de contacto

Abstract

En esta tesis se analiza la influencia de la geometría del contacto en el valor de la conductancia térmica de contacto en una unión sin materiales intersticiales en un entorno de vacío en el que se puede despreciar la influencia de la radiación térmica. Se considera que el contacto macroscópico esta formado por un conjunto de contactos individuales. En primer lugar se analiza el problema bidimensional. Se desarrolla un método numérico de elementos de contorno y se analiza un análisis paramétrico observando cómo varía el valor de la conductancia de contacto con la relación de áreas (longitudes) de contacto/aparente y con el espesor de la zona de contacto. Se analizan tanto configuraciones simétricas como asimétricas estudiando la influencia de la relación de conductividades térmicas de los dos materiales. Se obtienen además soluciones analíticas para una geometría de contacto particular: el contacto plano. En segundo lugar se analiza el problema tridimensional. Se desarrolla un método de elementos de contorno y como celda unidad se utiliza un prisma. Se consideran tres parámetros para realizar el análisis: la relación de áreas de contacto/aparente, el espesor de la zona de contacto y las dimensiones relativas de la sección transversal de la celda unidad. Además para modelar las superficies de la zona contacto se consideran dos tipos de geometrías. Igual que en el problema bidimensional, se analizan configuraciones simétricas y se estudia la influencia de las conductividades térmicas relativas de los dos materiales. Finalmente, para utilizar los resultados del contacto individual para predecir el comportamiento macroscópico se realiza un estudio estadístico basado en las ditribuciones de los parámetros de las superficies.