熱分析的驗證案例 - Creo Simulation Live

問題說明：爐壁由兩層組成，即耐火磚與絕緣磚。爐內溫度為 3000 F (Tf)，且内側曲面對流係數為 3.333 x 10-3 BTU/s ft2 F (hf)。

環境溫度為 80 F (T)，且外側曲面對流係數為 5.556 x 10-4 BTU/s ft2 F (ha)。求出複合壁中的溫度分佈。

材料內容	幾何屬性
耐火磚：k = 2.222 x 10-4 BTU/s ft F 絕緣磚：k = 2.778 x 10-5 BTU/s ft F	橫截面 = 1 in x 1 in 耐火磚厚度 = 9 in 絕緣壁厚度 = 5 in

問題說明：考慮由兩種材料複合形成之壁中的熱傳導。材料 1 具有均勻的熱產生源，可提供作用於外側曲面的 6000 瓦特熱量，而材料 2 具有暴露於對流冷卻的外側曲面。計算領域左側隔熱曲面的溫度。

參照：F.P. Incropera, D.P. Dewitt. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 5th Edition, pg.117, 2006.

材料內容	幾何屬性	負載
材料 1：傳導率 = 75 W/m-K 材料 2：傳導率 = 150 W/m-K	區塊尺寸： 70 mm X 80 mm 材料 1 = 50 mm 材料 2 = 20 mm 厚度 = 1000 mm	左曲面：熱流 = 6000 W 右曲面：HTC = 1000 W/m2 K，且流體容積溫度 = 30 C 所有其他曲面皆隔熱。

結果	目標	Creo Simulate	ANSYS Discovery Live	Creo Simulation Live	百分比誤差
最左側隔熱曲面溫度 (°C)	165	165	164.2	164.2	0.48

問題說明：橫截面面積為 A 且長度為 L 的鋼制冷卻骨架從溫度保持在 T w 的壁處延伸。骨架與周圍空氣之間的曲面對流係數是 h，空氣溫度是 T a，且骨架尖端絕熱。求出骨架所傳的熱量及尖端的溫度。

參照：F. Kreith, "Principles of Heat Transfer", 2nd Printing, International Textbook Co.,Scranton, PA, 1959, pg. 143, ex. 4-5

材料內容	幾何屬性	負載
K = 9.71x10-3BTU/s-ft-F	橫截面 = 1.2 in x 1.2 in L = 8 in	T w = 100 F T a = 0 F H = 2.778x10-4 BTU/s-ft2-F

結果	目標	Creo Simulate	ANSYS Discovery Live	Creo Simulation Live	百分比誤差
尖端溫度 (°F)	79.0344	78.96	79.22	79.5	0.59