6SigmaET 真空状態のモデル作成方法

17 August, 2017


素晴らしい製品を世に出す予定ですか?もしくは、宇宙でも使用できる製品を出すというべきでしょうか?宇宙空間で存在するよう設計された機器は、自然または強制対流にて、冷却することはできません。一般的には液体冷却を用い、筐体外へと熱の移動と放熱を行います。そのためCFDモデルを真空状態にする必要があります。以下は、6SigmaETで、モデルを真空状態にし、正しく結果を解釈する方法を紹介しています。

1. [空力特性] > [ソリューションコントロール] > [解析スキーム] > [ソリューションの種類] > [温度のみ] に設定します。速度や圧力を「存在しない」空気のために計算する時間は無駄です。

2. [空力特性] > [空気] > [伝導率を0] に設定し、空気中の熱伝導をなくします。

3. [空力特性] > [ソリューションコントロール] > [グリッド] > [境界層使用を無効] にします。この設定は、流れの境界層をとらえるためにデフォルトでオンに設定されています。温度のみの解析では価値はありません。無効にするとで、グリッド数を減らし、解析時間を節約できます。

4. シャーシの境界が実装されている場合、モデルから放熱させるため、各々に適切な物性および外部環境を設定する必要があります (0以外の外部熱伝達係数を任意設定した場合、外側からの熱伝導があります)。開境界、つまり実装されていないシャーシサイドまたは、テストチャンバーなどの場合、この手順は必要ありません。

5. ユーザ定義の熱伝達係数オプションを有効にします( [ソリューションコントロール] > [固体オブジェクト] > [ユーザ定義の熱伝達を許可] )。すべての固体オブジェクトの詳細シートで、[空力特性] > [ユーザ定義熱伝達] > [流体熱伝達オプション] を個体係数に設定し、固体熱伝達係数を0にします。これにより、空気中への熱伝達が起こりません。

補足:真空状態の空気の温度は、モデルのどの場所にも関連がないため不明確となり、特に、流体のHTCs = 0の際、混乱を招く可能性があります。通常、初期値の状態を保ちます。しかし、時々、この値が固体温度と近くなることもあります。空気が一見温かいように見えても、伝導率とHTCは0なので、実際には熱伝達がないことを意味します。したがって、結果の解釈については、留意する必要があります。ユーザ定義熱伝熱では、固体熱伝熱を「解析値を参照」としておく必要があります。これにより、固体間(放熱およびグリッドなどに依存)で正しい熱伝導を計算できます。

6. プラスチックなど、低い導電性の固体では、正確な熱拡散および温度をモデル化するために、より詳細な情報が必要となります(これは、面内等方性の伝導率を有する複合体の場合、顕著です)。伝導および放射は、唯一の放熱メカニズムのため、伝導率が正確であることが重要になります。


プロダクトエンジニア Matt Evans