事例詳細/アルミニウム熱輻射
この記事では、輻射および自然対流の効果を考慮した加熱炉について、以前に紹介した流体力学メモ‐熱輻射の記事と同じモデルを使用して、ANSYS Fluentで実際に解析する方法を紹介します。
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熱輻射-アルミニウム置物
加熱炉内部にアルミ製の被加熱物(ねずみ置物)を配置し、輻射と自然対流の複合効果による温度分布を詳細に解析します。
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計算モデル
加熱炉内部にアルミ製の被加熱物(ねずみ置物)を置き、加熱後の最終温度分布を計算します。炉内部では空気温度差に伴い、熱対流が生じているとします。
モデル化の特徴
固体部の表現については、天板、底板、ねずみ置物は実際には肉厚を持っていますが、メッシュ分割を行わずにシェル熱伝導モデルとして扱います。これにより計算効率を向上させながら、精度の高い解析を実現します。
境界条件の設定
また天板、底板の境界には、mixed境界条件を適用します。これは熱フラックスを熱伝達と熱輻射の和として表現するモデルになります。
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メッシュ分割と解析結果
メッシュ分割
解析で使用するメッシュを示します。固体壁面近傍が細かくなるようにしています。これにより境界層内の温度勾配を精度良く捉えることができます。
入射熱フラックス分布
入射熱フラックス(Incident Radiation)コンターを表示すると以下のようになっています。天板温度が低いため頭部の加熱が小さくなっています。この結果から、輻射による熱伝達の非対称性が明確に確認できます。
解析のポイント
- ●輻射と自然対流の複合効果を考慮した高精度解析
- ●シェル熱伝導モデルによる効率的な計算
- ●Mixed境界条件による現実的な境界設定
- ●壁面近傍の詳細メッシュによる精度向上
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