|
ホーム / 例題集 / 熱伝導解析[Watt] / 例題２１ 測定端子境界を用いた熱抵抗と熱流量測定
例題２１ 測定端子境界を用いた熱抵抗と熱流量測定
本例題について
-
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。
-
プロジェクトファイルを取得（右クリックし、名前を付けてリンク先を保存してください。）
-
Femtetのバージョンや環境により結果が多少ことなります。
一つのプロジェクトに二つの解析モデルが入っています。
解析条件
|
項目 |
条件 |
|
熱伝導解析[Watt] |
|
|
解析空間 |
3次元 |
|
解析の種類 |
|
|
モデル単位 |
mm |
|
解析オプション |
なし |
モデル図
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「熱伝達・対流/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。
ボディ属性および材料の設定
|
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
|
境界条件名/トポロジ |
タブ |
境界条件の種類 |
条件 |
|
AMBIENT/Face |
熱 |
熱伝達・対流 |
自然対流（係数自動計算）にチェック |
| 輻射の種類：環境(速度重視) |
個別設定をチェック 環境温度：25 [deg] |
||
|
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 |
- |
解析結果
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。
