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伝熱の境界条件について考えてみた
- 壁－流体－壁－流体－壁（対向流)の伝熱問題を解析する際、モデルの長さを変えることで効果を検証する方法について考えています。熱伝達率kを増減させることで同じ解析モデルでも延長した相当の結果を得られるのではないかと考えています。
- 流体解析を勉強している中で、計算能力の制約からメッシュを作成することが難しい場合があります。そこで、壁－流体－壁－流体－壁の伝熱問題を解析する際に、モデルの長さを変えることで効果を検証するアイデアを思いつきました。熱伝達率kを増減させることで同じ解析モデルでも相当の結果を得ることができるかもしれません。
- 現在、流体解析を勉強している中で、計算能力の制約によりメッシュの作成が難しいという問題に直面しています。そのため、壁－流体－壁－流体－壁の伝熱問題において、モデルの長さを変えることで効果を検証する方法を考えました。具体的には、熱伝達率kを変化させることで同じ解析モデルでも相当の結果を得ることができるかもしれません。
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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。
その他の回答 (2)
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。
お礼
アドバイスありがとうございました。 ご指摘頂いている内容は、確かにそうだなと感じました。 解析精度のばらつきに気をつけます。
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
お礼
回答ありがとうございます。 読みにくい日本語で申し訳ありませんでした。 「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」 と区切りたかったのですが、説明が悪かったです。
補足
ご指摘の通り、 ＞＞熱伝達、熱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 が最終的な目的です。 現段階として、解析結果を行うに当り、流体解析の基礎（境界条件の設定、 解析の限界、どんな答えを表現できるかetc）、誤差の解析を学んでいます。 何も内容が分からずに、いきなりソフトに依存することが怖いと 考えまして。 最終的には、業務に活用して複雑なモデルに適応したいです。 CPUについてはパワーがあるPCを持っていますが、 解析初心者には許可がおりないのでパワーがありません。