熱解析の検証ケース
複合壁の熱伝達
問題文: 炉壁は耐火れんがと断熱れんがの 2 つの層から成ります。炉内温度は 3000 F (Tf) であり、内側サーフェスの熱伝達係数は 3.333 x 10-3 BTU/s ft2 F (hf) です。
周囲温度は 80 F (Ta) であり、外側サーフェスの熱伝達係数は 5.556 x 10-4 BTU/s ft2 F (ha) です。複合壁における温度分布を調べます。
1. 内側の層:
熱伝達率: 3.333 x 10-3 BTU/s (ft2)(F)
周囲温度 (炉内温度): 3000 F
2. 外側の層:
熱伝達率: 5.556 x 10-4 BTU/s ft2 (F)
周囲温度: 80 F
材料特性 | 幾何特性 |
|---|---|
耐火れんが: k = 2.222 x 10-4 BTU/s ft F 断熱: k = 2.778 x 10-5BTU/s ft F | 2 次元断面 = 1 in x 1 in 耐火れんがの厚み = 9 in 断熱壁の厚み = 5 in |
結果の比較 - 「シミュレーションの精度」スライダーがデフォルト位置
結果 | ターゲット | Creo Simulate | Ansys Discovery Live | Creo Simulation Live | 誤差 (パーセント) |
|---|---|---|---|---|---|
最小温度 (F) | 336 | 336.64 | 320.83 | 321.42 | 4.53 |
最大温度 (F) | 2957 | 2597.17 | 2959.8 | 2959.75 | 0.09 |
Creo Ansys Simulation の結果の比較 (デフォルトメッシュ)
結果 | ターゲット | Ansys AIM | Creo Ansys Simulation | 誤差 (パーセント) |
|---|---|---|---|---|
最小温度 (F) | 336 | 336.68 | 336.64 | 0.19 |
最大温度 (F) | 2957 | 2957.2 | 2957.17 | 0.006 |
複合ソリッドブロックでの熱伝導
問題文: 2 つの材料から成る複合壁での熱伝導について考えます。材料 1 は外側サーフェスに適用される 6000 ワット相当の一様な熱発生源を持ち、材料 2 は対流冷却にさらされる外側サーフェスを持ちます。ドメインの左側における断熱サーフェスの温度を計算します。
出典: F.P. Incropera, D.P. Dewitt. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 5th Edition, pg.117, 2006.
材料特性 | 幾何特性 | 荷重 |
|---|---|---|
材料 1: 熱伝導率 = 75 W/m-K 材料 2: 熱伝導率 = 150 W/m-K | ブロックの寸法: 70 mm X 80 mm 材料 1 = 50 mm 材料 2 = 20 mm 厚み = 1000 mm | 左側サーフェス: 熱流 = 6000 W 右側サーフェス: HTC = 1000 W/m2 K、流体雰囲気温度 = 30 C その他すべてのサーフェスは断熱サーフェスです。 |
結果の比較 - 「シミュレーションの精度」スライダーがデフォルト位置
結果 | ターゲット | Creo Simulate | Ansys Discovery Live | Creo Simulation Live | 誤差 (パーセント) |
|---|---|---|---|---|---|
左端における断熱サーフェスの温度、度 C | 165 | 165 | 163.09 | 163.09 | 1.17 |
Creo Ansys Simulation の結果の比較 (デフォルトメッシュ)
結果 | ターゲット | Ansys AIM | Creo Ansys Simulation | 誤差 (パーセント) |
|---|---|---|---|---|
左端における断熱サーフェスの温度、度 C | 165 | 165.08 | 165.08 | 0.05 |
冷却スパインからの熱伝達
問題文: 2 次元断面面積が A、長さが L のスチール製冷却スパインが、温度 T w で維持されたウォールから伸びています。スパインと周囲の空気の間のサーフェス熱伝達係数は h、空気の温度は T a であり、スパインの先端は断熱されています。スパインから伝達される熱と先端の温度を求めます。
縦長の 4 つのサーフェスすべてに熱伝達条件が適用されます。
出典: F. Kreith, "Principles of Heat Transfer", 2nd Printing, International Textbook Co.,Scranton, PA, 1959, pg. 143, ex. 4-5
材料特性 | 幾何特性 | 荷重 |
|---|---|---|
K = 9.71x10-3BTU/s-ft-F | 2 次元断面 = 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 |
結果の比較 - 「シミュレーションの精度」スライダーがデフォルト位置
結果 | ターゲット | Creo Simulate | Ansys Discovery Live | Creo Simulation Live | 誤差 (パーセント) |
|---|---|---|---|---|---|
先端の温度、度 F | 79.0344 | 78.96 | 78.87 | 78.866 | 0.21 |
Creo Ansys Simulation の結果の比較 (デフォルトメッシュ)
結果 | ターゲット | Ansys AIM | Creo Ansys Simulation | 誤差 (パーセント) |
|---|---|---|---|---|
先端の温度、度 F | 79.0344 | 78.966 | 78.965 | 0.087 |