ホーム / テクニカルノート / 熱伝導解析 / 熱伝導解析で求解している微分方程式
熱伝導解析で求解している微分方程式


Cv: 容積比熱(比熱と密度の積)
θ: 温度
q : 熱流束
Q: 発熱密度
λ: 熱伝導率
Wattソルバは与えられた発熱密度Qや境界条件を前提として、上記(1)(2)式を満たす温度θ、熱流束qの分布を求めています。
(1)(2)式の内容は下記の通りです。
(1)式 : 容積比熱Cvの固体の中で成立する熱量保存則
(2)式 : 熱伝導率λの固体の中で成立するフーリエの法則
求解する支配方程式
Wattソルバは、(1)(2)式を直接求解するわけではありません。
(1)(2)式をまとめることによって得られるθに関する下記熱伝導方程式(3)をを求解します。

Cv: 容積比熱(比熱と密度の積)
θ: 温度
λ: 熱伝導率
定常解析においては(3)式の左辺をゼロとして求解します。
過渡解析においては(3)式の時間微分を離散化して完全陰解法によって求解します。
(3)を解くことによって得られた温度θから、(2)式を用いて熱流束qを計算します。
Wattソルバは与えられた境界条件が満たされるように(3)を解きます。
代表的な境界条件の取扱いを下記します。
温度指定の境界条件 : 指定された温度θがその境界上に設定されます。
断熱の境界条件 : 熱流束q (-λ∇θ)の境界法線方向成分がゼロ。
熱流束の境界条件 : 熱流束q (-λ∇θ)の境界法線方向成分が指定値に設定されます。
熱伝達・対流や輻射の境界条件を用いることで「⊿θ(表面温度θと環境温度θroomの差)と放熱量(熱流束の境界法線方向成分の符号を反転させたもの)の関係」を設定することもできます。


