伝熱の境界条件

Question

いつも勉強させて頂いています。

現在、流体解析を勉強しています。ＰＣのパワーがないので
あまりくのメッシュを作成して計算ができないのが、現状です。

壁－流体－壁－流体－壁（対向流)の伝熱問題を解析しようとする中で、
解析モデルを変更せずに(計算が進まなくなる)、モデルを長したり、
短くしたりした効果を検証できないかと考えていました。

そこで考えたんですが、熱伝達と熱伝導率に共通する熱伝達率kを
長くしたり、短くしたりした面積比に合わせて、増減させてあげれば、
同じ解析モデルでも延長した相当の結果を得られるでは？
と考えました。

この考えは間違っているでしょうか？

Accepted Answer

お問い合わせの全体像としては、間違っていないような印象を受けますが、
「熱伝達率kを長くしたり、短くしたり」の表記には違和感があります。

「長くしたり、短くしたり」という表記は、別の表記に置き換えることが
適切なように思います。ご質問者さんと一緒に考えてみたいと思います。

「熱伝達率kの数値を大きくしたり、小さくしたり」のような表記が適切
なのでしょうか？

お問い合わせの主旨を適切に読み取れずに失礼致しました。

熱伝達係数kを調整して、現状のモデルを修正せずに、熱伝達面積の大きな
ものをモデル化しようとなさっているのですね。

間違った考え方ではないと思います。
公式を使って手計算で熱交換の挙動を把握するのであれば、まさしくお問い
合わせのような考え方が適用できそうです。
しかし、CAEの流体解析を実施する目的は何なのでしょうか？ 熱伝達が、
単純に熱伝達面積と、熱伝達係数とに比例するのであれば、わざわざ流体解
析を行う必要がないようにも思います。
熱伝達が、熱伝達面積や熱伝達係数に対して、非線形的に変化することを
把握したいから流体解析を行う必要があるように想像しますが、如何でしょ
うか。

手計算の延長線上でよいならば、精密な公式を使って、表計算ソフトで
計算させればCPUパワーが低くても快適に答えが得られます。また、CAEに
つきものの、メッシュの切り方等に起因する解析の不安定性を回避できま
す。

CPUパワーの低い環境で、本質的な意味で流体解析を行ないたいなら、
システム全体をモデル化するのではなく、一部を切り出したような部分的
モデルを使って解析することをお勧めします。

手計算では追い切れないことを、CAEを使って設計に盛り込みたいような
目的であれば、CPUパワーのある環境を整えることを検討してください。

初心者には、境界条件をどのように入力すればよいかは、とても悩ましい
ことと思います。

ＣＡＥを活用する前に、徹底的に手計算に慣れておくと、ＣＡＥの良さと
悪さが把握できるとともに、境界条件をどのように設定すればよいのかも
勘所が掴めるようになります。

現実には、このような遠回りの勉強時間はとりにくいと思います。身近に
ＣＡＥの専門家がいればいいのですが、そうでなければ、基本的な手計算の
手法を自習した上で、ソフトウェアのセミナーを受講し、疑問に感じたとこ
ろを、徹底的に講師に質問するような方法が有効と思います。

Answer

小生も、回答(１)さんの危惧している内容が気になります。

熱の伝わり方を、
壁－流体－壁－流体－壁（対向流)の伝熱問題を解析するは、
※ 熱の伝達方向を矢印(→)で書くなり、
※ 何処が起点で、全体か極小から熱が伝わるのか明確にするなり、
※ 壁の熱の伝達内容や流体の熱の伝達内容の仕様を明文化するなり、
で、解析精度のバラツキが(手計算＋経験値)と同等位に発生する恐れがあります。

以上が、懸念内容です。

ＰＣの問題は、簡易確認やメッシュを大きくした内容で、テストを繰り返して、
解析の仕様が確定したら、ＰＣ性能の良いものを借りてやレンタルして、ソフトをインストール
し確認する方法もありますよ。

Answer

とりあえず
これの逆をやってみてください
http://www.losttechnology.jp/Tips/priority.html
使っているプログラムの
優先度を高
スレッドをn-1（スレッド数２の場合１　3の場合２）

これでPCパワーは少し上がります

メッシュを細かくできないのなら
モデルのほうをスケールダウンさせます

伝熱の境界条件について考えてみた