Analyse des ruches hivernales à l'aide de SOLIDWORKS Flow & Thermal Simulation

Depuis que j'ai commencé l'apiculture, je me suis toujours demandé ce qui se passe en hiver. Comment les abeilles restent-elles au chaud ? Dans cet article, on utiliseSOLIDWORKSpour effectuer une thermique etsimulation d'écoulementanalyser la quantité d'énergie utilisée par les abeilles pour maintenir la température dont elles ont besoin pour survivre.

Comment les abeilles restent-elles au chaud en hiver ?

Les abeilles peuventdéconnecterleurs ailes à partir des muscles qui les actionnent, ce qui signifie qu'ils peuvent utiliser les muscles qui battent leurs ailes sans faire aucun mouvement d'air et, ce faisant, générer de la chaleur (un peu comme on tape du pied pour rester au chaud en hiver). 

Pour mieux comprendre ce comportement, j'ai décidé de concevoir un modèle de ruche dans SOLIDWORKS et de faire une étude de simulation. Grâce à cette étude de simulation, on peut mieux comprendre la quantité d'énergie que les abeilles utilisent pour rester au chaud.

À quoi ressemble une ruche en hiver ?

Les images ci-dessous montrent l'apparence des abeilles dans la ruche en hiver, ainsi qu'une représentation thermique de la production de chaleur. On y voit non seulement la grappe d'abeilles sous forme cylindrique, mais aussi le rôle des abeilles dans la création et le maintien de la chaleur.

Image gracieuseté de :https://www.researchgate.net

L'image infrarouge ci-dessous montre les abeilles à l'intérieur de la ruche et le groupe d'abeilles générant la chaleur à l'intérieur.

Image gracieuseté de :https://www.beeculture.com

Création d'une ruche dans SOLIDWORKS

J'ai commencé par créer une ruche avec des caisses et des cadres moyens.

SOLIDWORKS Simulation de flux et thermique

Maintenant que j'ai créé le modèle d'assemblage SOLIDWORKS, je peux commencer à travailler sur la simulation. Dans cette simulation, l'écoulement est utilisé à l'extérieur (l'air étant un gaz), et la simulation thermique est utilisée à l'intérieur pour l'analyse des températures. J'ai aussi fait des recherches et utilisé des propriétés personnalisées pour les matériaux Abeilles, Miel (Cire/Rayon) et Bois, car ces matériaux ont des propriétés thermiques uniques. 

Parlons maintenant de la météo. Dans mon climat, les températures hivernales peuvent varier de zéro à négative. En général, les abeilles essaient de garder la température de la ruche à 21 °C. Cette température peut varier légèrement en fonction des conditions météorologiques extérieures, qui peuvent changer brusquement. 

Avec les conditions constantes, voici l'énergie dont les abeilles ont besoin pour générer lorsqu'elles sont regroupées :

• À -1 °C à l'extérieur, il faudra 15 watts pour maintenir les 21 °C à l'intérieur de la ruche.
• 1 watt par heure = 859,845 calories. Cela signifie que 12 897,68 calories sont utilisées pour garder la ruche au chaud.
• À 0 °F, il consommera 30 watts, ce qui signifie que 25 795,35 calories seront utilisées.
• Et à -30 °F et 48 watts, 41 272,56 calories sont utilisées.

Pour mettre les choses en perspective, une personne de 250 livres courant un mille en six minutes pendant une heure ne brûlerait que 1 905 calories.

Voici une représentation visuelle de l’étude.

Les watts sont tirés de la production de chaleur des abeilles (corps solide).

Température maximale du fluide jusqu'à 70 °F. Température de l'abeille (température solide) jusqu'à 100 °F.

Conclusion

Comme vous pouvez le constater, en utilisantSOLIDWORKSCréer ces modèles et réaliser l'analyse de simulation thermique s'est avéré essentiel pour mieux comprendre les colonies d'abeilles et la quantité d'énergie qu'elles doivent dépenser pour maintenir une colonie au chaud pendant les mois d'hiver. Pour toute question ou pour en savoir plus sur les outils de CAO et de simulation utilisés dans cet article, n'hésitez pas à nous contacter.Contactez-nous.

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