流れの中の発熱円筒

モデル化

図のような風洞の中に、半径0.5ｍの円柱が挿入されました。円柱は半分だけ流れにさらされ、全体で 500W の発熱があります。
この場合の空気の流れ解析と温度解析を行います。

• 送風側：平面コーティング要素でモデル化
• 排気側：平面コーティング要素でモデル化
• 空気：風洞形状（1 × 1 × 5）にソリッドメッシュで生成する
• 空気の物性値：（マテリアルタイプ：流体）
• 熱伝導率 :0.0264 質量密度 :1.1774 定圧比熱 1005.7 絶対粘度 :1.8462e-5
• プラントル数 :0.708 ガス定数 287
• 円柱：ソリッドメッシュで生成
• 円柱の物性値：（マテリアルタイプ：等方性）
• 熱伝導率 :45 質量密度 :8000 比熱 400 発熱 :500W 表面粗さ 0.001m

下図にメッシュ図を示します。

解析結果

流熱熱流体解析の結果から得られた流速ベクトル図を下図に示します。

熱流体解析の結果から得られた流体の温度コンター図を下図に示します。

まとめ

Femap/Thermal、Femap/Flow を組み合わせて熱流体解析を行いました。
解析の結果より、円筒部の発熱により流体の温度が約 2 ℃上昇していることがわかります。
このように、熱と流体の解析プログラムを組み合わせることで、固体の発熱による流体への影響をシミュレートすることできます。
Femap/Thermal と Femap/Flow の 2 つの解析プログラムを組み合わせて使うことでニーズに合わせた熱流体解析を行うことができ、実行できる解析の幅が格段に広がります。