vol2. クーラント流れの熱伝達係数分布

1．はじめに

熱伝達係数は、2つの物体の接触面を通過する熱の伝わりやすさを表しており、伝熱解析を行う場合に必要なデータになります。

単純なモデル、例えば平板の強制対流や真っ直ぐな円管については、実験式で求めることができますが、任意の形状に対しては、実験式が当てはまらないので、実際に実験して求める方法しかありません。そこで、平板の強制対流に対する実験式を、局所的に適用して任意形状全体に拡大したのが、Particleworks※1の熱伝達係数計算です。

任意形状の熱伝達係数は、場所や時間によって大きく変化するので、定常伝熱解析で用いる係数は、時間による変化を平均化して、かつ領域面積に亘って平均化した係数を用いるのが一般的です。

※1：Particleworksは株式会社プロメテック・ソフトウェアの登録商標です。

２．U字型円管内のクーラント流れ

図１に示す、U字円管にクーラントを流して管内壁を冷却するモデルを想定します。この絵の通りクーラントの流れは円管内のどこでも均一ではなく部位によって異なります。ビデオ１※2で分かるようにベンド部の流れは不規則です。流速分布も部位によって変わっています。（図２）流体の挙動が変わると熱伝達係数も変動します。

※2：ビデオ１はお役立ち資料にてご覧いただけます。

お役立ち資料ダウンロード

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３．熱伝達係数分布

熱伝達係数について、図や動画を交えてご紹介します。