|
ホーム / テクニカルノート / 簡易熱流体解析 / 簡易熱流体解析の原理
簡易熱流体解析の原理
Femtetでは簡易流体解析[Pascal]と熱伝導解析[Watt]の連成により、簡易熱流体解析[Pascal/Watt]が可能です。
一般的な熱流体解析ソフトと比較して、計算時間が短いのが特徴です。
「簡易」と頭についているのは、流体、熱それぞれの計算を簡易的に行うためです。
以下にFemtetで実際にどのような計算が行われているかを説明します。
流体の解析
Femtetの簡易熱流体解析[Pascal/Watt]では、はじめに流体の流速を解析します。
対応する流体は空気のみです。
それぞれのボディが「固体なのか流体なのか」と流速、圧力の境界条件により流速分布が決まります。
流体は以下の前提のものとして扱います。
-
層流流れ（ポテンシャル流れ）のみを考慮 （乱流は考慮しない）
-
非粘性流体
-
非圧縮性流体
-
流体は空気で固定
-
開口面（流体の入口、出口）が流れベクトルと垂直となる場合にのみ対応
熱の解析
流体による熱移動の現象を、エネルギー保存式ではなく境界条件で表現して解析します。
具体的には固体部分（発熱体）と流体部分の界面に熱伝達の境界条件を
自動的に設定し、固体部分と境界条件で熱伝導解析[Watt]を行います。
よって、流体部分の温度分布を見ることはできません。
界面に設定される熱伝達の境界条件のパラメータは要素毎（メッシュ毎）に以下のように
Femtetによって自動的に決められます。
-
室温： 材料定数「固体/流体タブ」で設定した[流体主流温度]を使用
-
熱伝達係数： 下に示した算出方法で計算
局所熱伝達係数の算出方法
| X=0より速度境界層、温度境界層が成長する場合の局所熱伝達係数ｈｘ |
 |
|
流体の材料定数 |
| λ：熱伝導率[w/ｍ/K]
ν：動粘度[㎡/ｓ]＝μ/ρ μ：粘度[Pa・ｓ] Cp：定圧比熱[J/ｋｇ/K] ρ：密度[ｋｇ/ｍ³] |
出典：西川兼康,藤田恭伸『伝熱学』,理工学社, 1982