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アリモテック  Arimotech Ltd.

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Program for Calculating Thermal Heat Flux

based on One Dimensional Inverse Heat Conduction Problem

IHCP1D: 熱伝導逆問題の解析ソフト

概要

   IHCP1Dを用いると,部品の内部における任意の点での温度変化曲線と熱物性値から,表面の熱伝達特性(熱流束と熱伝達係数)を逆計算することができます.ただし,このソフトの適用範囲は,熱伝導現象が1次元問題として取扱える場合に制限されています.なお,熱物性と熱伝達特性に対しては,温度依存性を考慮することができます.

 

機能と計算例

 

  ここでは,平板の両面から熱が伝達するという単純な熱伝導問題を用いてIHCP1Dの機能を説明します.まず,IHCP1Dが求めるべき答えを先に示しておきます.厚さの無次元量が2である平板の1/2モデルにおいて,表面の熱流束q+が図1に示すように変化する場合について考えます.この問題は解析的に解くことができ,図2に示すように,板の表面(x+=0)と中央(x+=1)での温度T+の変化が得られます.なお,物理量q+T+は,いずれも無次元量で表わしています.

 1 平板の表面(x+=0)での熱流束q+(解析条件)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 平板の表面(x+=0)と中央(x+=1)での温度T+(解析解)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  さて,以上の熱伝導問題に対してIHCP1Dを適用します.すなわち,図2に示す板中央(x+=1)での温度変化を入力データとし,さらに熱伝導率kおよび熱容量(密度と比熱の積ρc)のいずれもが1の場合に対し,表面の熱伝達特性を逆計算によって求めます.

 

3 平板表面(x+=0)での熱流束変化 (IHCP1Dの逆計算)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    IHCP1Dからは,図3に示すように板の表面(x+=0)での熱流束の変化が得られます.これは,解析解に対して指定した図1の条件と一致します.また,IHCP1Dから,板の表面(x+=0)での温度変化が,図4に示すように求まります.この結果は,図2に示した板の表面(x+=0)での解析解とよく一致しています.

 

 

4 平板表面(x+=0)での温度変化 (IHCP1Dの逆計算) 

 

 

IHCP1Dの仕様 

 

   IHCP1Dは,Windws環境で簡便に使用することができます.取扱える形状は,平板,円柱および球で,そこに生じる1次元熱伝導問題に対して適用が可能です.なお,図5に示すように異なる材質の領域を定義し,複数の点に対して熱電対による温度測定データを指定することができます.なお,Beck Eng.では,熱伝導逆問題の2次元版ソフトが開発されています.

 

図5 IHCP1Dの解析モデル