
CAEソフト【 Femtet 】-ムラタソフトウェア株式会社
ボディの発熱と境界からの放熱を与えたモデルについて、熱流量と熱抵抗を取得する例を示します
2つ目のモデルでは、境界条件「測定端子」を用いて、任意の領域に関する熱流量と熱抵抗を取得します。
項目 |
条件 |
ソルバー |
熱伝導解析[Watt] |
解析空間 |
3次元 |
解析の種類 |
定常解析 |
モデル単位 |
mm |
解析オプション |
なし |
二つの直方体のソリッドボディを定義し、片方のボディにボディ属性「発熱量」を与え、もう片方の端面に境界条件「放熱・環境輻射」を与えます。
二つ目のモデルとして、ソリッドボディを切断して、両面に境界条件「測定端子」を与えます。
標準メッシュサイズは、1.0とします。
ボディ No./ボディタイプ |
ボディ属性名 |
材料名 |
0/Solid |
BODY |
MAT |
1/Solid |
SOURCE |
MAT_SOURCE |
ボディ属性「SOURCE」での発熱量を以下のように設定しています。
ボディ属性名 |
タブ |
設定 |
SOURCE |
発熱量 |
0.0011[W] |
材料「MAT」,「MAT_SOURCE」の熱伝導率を以下のように設定しています。
材料名 |
タブ |
設定 |
MAT |
熱伝導率 |
0.01[W] |
MAT_SOURCE |
熱伝導率 |
100[W] |
境界条件名/トポロジ |
タブ |
境界条件の種類 |
条件 |
AMBIENT/Face |
熱 |
放熱・環境輻射 |
環境温度:25 [deg] 環境輻射(表面の輻射率指定)にチェック |
TERMINAL1/Face(モデル2のみ) |
熱 |
測定端子 |
– |
TERMINAL2/Face(モデル2のみ) |
熱 |
測定端子 |
– |
モデル1とモデル2の熱流束ベクトル図を示します。カラーバーの単位は[W/m2]です。
モデル1に対して、モデル2は、「測定端子」を追加していますが結果は変わりません。
BODY部には10[W/m2]の熱流束が発生していることが確認できます。
断面積 100 [mm]より、BODY部に流れる熱流量は、0.001[W]となり、
発熱量として与えた熱量0.001[W]がすべて、上面へ流れていることが分かります。
テーブルでモデル1の熱流量を表示した結果を示します。
Q1-2では、発熱ボディSOURCE(端子1)から上面の境界AMBIENT(端子2)の向かって、0.001[W]の熱流量が流れていることが確認できます。
Q2-環境では、上面の境界AMBIENT(端子2)から、環境に向かって、0.001[W]の熱流量が放出されていることが確認できます。
境界条件として、自然対流と環境輻射を同時に設定しているため、その内訳も確認することができます。
次に、テーブルでモデル2の熱流量を表示した結果を示します。
Q1-2では、発熱ボディSOURCE(端子1)から測定端子TERMINAL1(端子2)の向かって、0.001[W]の熱流量が流れていることが確認できます。
Q2-3では、測定端子TERMINAL1(端子2)から測定端子TERMINAL2(端子3)の向かって、0.001[W]の熱流量が流れていることが確認できます。
Q3-4では、測定端子TERMINAL2(端子3)から上面の境界AMBIENT(端子4)の向かって、0.001[W]の熱流量が流れていることが確認できます。
次に、テーブルでモデル1の熱抵抗を表示した結果を示します。
R1-2では、発熱ボディSOURCE(端子1)と上面の境界AMBIENT(端子2)の間の熱抵抗が11000[deg/W]であることが確認できます。
熱伝導率 0.01 [W/m/deg]、厚み 11 [mm]、断面積 100 [mm]より、
11 x 1e-3 / ( 0.01 * 100 x 1e-6 ) = 11000 [deg/W]
となりますので、理論式とも一致します。
R2-環境では、上面の境界AMBIENT(端子2)と環境との間の熱抵抗が、1102[deg/W]であることが確認できます。
境界条件として、自然対流と環境輻射を同時に設定しているため、その内訳も確認することができます。
次に、テーブルでモデル2の熱抵抗を表示した結果を示します。
モデル1の発熱ボディSOURCE(端子1)と上面の境界AMBIENT(端子2)の間の熱抵抗を、
測定端子の箇所で分割した場合の熱抵抗の内訳が表示されます。
R1-2では、発熱ボディSOURCE(端子1)と測定端子TERMINAL1(端子2)との間の熱抵抗5000[deg/W]が確認できます。
R2-3では、測定端子TERMINAL1(端子2)と測定端子TERMINAL2(端子3)との間の熱抵抗1000[deg/W]が確認できます。
R3-4では、測定端子TERMINAL2(端子3)と上面の境界AMBIENT(端子4)との間の熱抵抗5000[deg/W]が確認できます。
それぞれの厚みが、5[mm]、1[mm]、5[mm]であることから、妥当な結果であることが分かります。
以上の結果を、等価回路として表示したものを以下に示します。
まずはFemtetを試してみたい
試用版・無償版はこちらもっとFemtetについて詳しく知りたい
イベント・セミナー情報はこちら