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静解析モジュール (F-MAG-ST) 適用例
連成 有限要素法 過渡応答

輻射熱解析事例

PHOTO-THERMO には、輻射熱解析機能があります。

今回は解析事例として、2種類の樹脂からなる円筒形の被加熱体に対し、遠方から、誘導加熱による発熱体から輻射熱が発生した場合、その輻射熱を受けた樹脂の温度がどのように変化するか解析しました。

解析モデルの全体図は、図1の通りです。
輻射熱解析事例モデル

図1 解析モデル全体図
今回は長さ方向の温度分布は同じと想定できますので、樹脂AとBの断面で2次元モデルを作成し解析しました。
2次元モデルとすると、輻射エネルギーの入射角被射体の輻射熱の吸収量は、放射線の入射角に依存しますので、図2のように入射角を考慮して計算しました。

ただし、黒体放射の全エネルギー:E=σT4,
    σ:シュテファン・ボルツマン定数
輻射エネルギーの入射角

図2 輻射エネルギーの入射角
被射体の輻射熱の吸収量は、放射線の入射角に依存しますので、上記の入射角を考慮して図3のように荷重条件を設定しました。

被射体の樹脂Aの外側全周に熱伝達境界を設定しました。
輻射熱解析事例

図3 荷重条件

解析結果は下図の通りです。(輻射温度:400℃、初期温度:373K (100℃)のとき)

輻射熱解析事例モデル

図4  1秒後の温度分布(単位:絶対温度:K)
輻射熱解析事例モデル

図5  5秒後の温度分布(単位:絶対温度:K)
輻射熱解析事例モデル

図6  10秒後の温度分布(単位:絶対温度:K)
輻射熱解析事例モデル

図7  30秒後の温度分布(単位:絶対温度:K)
以上の温度変化をグラフ化すると図8のようになります。 温度変化グラフ

図8 温度変化グラフ

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