鋳造シミュレーションProCASTの特徴③ -伝熱計算1-

机能

2020年7月8日

by 伊藤彰宏 / Akihiro Ito

今回は特徴についてのご説明の前に、热の移动について简単にお话しいたします。

热の移动(伝热)の现象ですが、金属など同じ物质内でのある位置からある位置までの热の移动である热伝导、2つの物体间での流体を介した热の移动である対流热伝达、电磁波による热の移动である热放射(辐射)の３つの形态でよく説明されます。
热放射の例としてよく挙げられるのが太阳と地球间の热放射の例で、太阳光(电磁波)で地面が温まる现象が扱われます。対流热伝达の例としてよく取り上げられるのがエアコンかと思います。

これら热伝导、热伝达、热放射の３つのどの影响も笔谤辞颁础厂罢では考虑して计算されます。

中でも放射计算时に形状を考虑して计算することが可能であるところが笔谤辞颁础厂罢で特徴の１つと考えておりますので、そちらについて绍介いたします。

上记の热放射の例から、太阳光が木などに当たって地面が日阴になっているところでは温かくならない、つまり障害物があると热は地面に届かないということがわかるかと思います。
このように放射计算では自身の形状や周囲の形状に依存しますので、その考虑をしないと结果が异なってくる可能性があります。
具体的に熱放射の計算で形態係数(view factor)を導入することで、自身や周囲の形状を考慮して放射計算が行われるようになります。
形态係数ですが简単に説明いたしますと、微小な面要素から射出された放射エネルギーのうち、もう一方の微小な面要素に到达する割合を示す値でして、面と面の配置や织りなす角度によって求められます。

また放射の热量に関して物体の4乗の差であらわされることから、伝热の中で温度が高いほどこの放射の影响は大きくなりますので、复雑な形状の鋳造解析では形态係数を导入することで精度が向上する可能性があるかと思います。

試しに形態係数を考慮した場合の温度分布の結果(左図)としない場合の温度分布の結果(右図)を下記に示します。形態係数を考慮した場合では、20 ℃の円柱状の炉を設置してそれと自身の放射を形状を考慮して計算しています。

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