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伝熱解析例-冷却フィン付プレートの冷却特性計算｜XFEM
1.解析モデル
ここで説明するサンプルは付属のsampleフォルダにありますので確認してみてください。
| メッシュファイル | plate1.vor、plate2.vor |
| XFEMファイル | 伝熱解析サンプル1.xfem、伝熱解析サンプル2.xfem |
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| 冷却フィンなし | 冷却フィンあり |
○境界条件
- 左側境界：熱流速-0.02
- 右側境界：外気温度20、熱伝達率0.0002
○材料特性
- 熱伝導率0.05
2.計算結果
下図が解析結果です。凡例の温度レンジは一致させて表示しています。
この結果より、熱源側(左側境界)温度を39℃程度低減できることが解ります。
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| 冷却フィンなし 左側境界温度140 右側境界温度120 |
冷却フィンあり 左側境界温度101 |
<参考>
ちなみに冷却フィンなしの場合は手計算でも計算できます。
プレートの左側の熱流速q1、右側熱流速q2、左側温度T1、右側温度T2、熱伝導率λ、熱伝達率α、板厚t、外気温度Tfとします。
熱収支の関係より、
q1=q2
ここで、q2=α(T2-Tf)であるので、
T2=(q1+αTf)/α=120
また、温度勾配と熱流速の関係より、
上式を積分すると
T=q/λx+c
上式より、
T1=20+120=140
以上の計算で左側境界が140、右側境界が120になり、XFEMによる計算と一致します。