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  5. 輻射熱解析事例

誘導加熱解析事例

連成 有限要素法 過渡応答

輻射熱解析事例

PHOTO-THERMO には、輻射熱解析機能があります。

今回は解析事例として、2種類の樹脂からなる円筒形の被加熱体
に対し、遠方から、誘導加熱による発熱体から輻射熱が発生した
場合、その輻射熱を受けた樹脂の温度がどのように変化するか
解析しました。


解析モデルの全体図は、図1の通りです。
輻射熱解析事例モデル

図1 解析モデル全体図
今回は長さ方向の温度分布は同じと想定できますので、樹脂AとBの
断面で2次元モデルを作成し解析しました。
2次元モデルとすると、輻射エネルギーの入射角被射体の輻射熱の
吸収量は、放射線の入射角に依存しますので、図2のように入射角を
考慮して計算しました。

ただし、黒体放射の全エネルギー:E=σT4,
    σ:シュテファン・ボルツマン定数
輻射エネルギーの入射角

図2 輻射エネルギーの入射角
被射体の輻射熱の吸収量は、放射線の入射角に依存しますので、
上記の入射角を考慮して図3のように荷重条件を設定しました。


被射体の樹脂Aの外側全周に熱伝達境界を設定しました。
輻射熱解析事例

図3 荷重条件

解析結果は以下 の通りです。(輻射温度:400℃、初期温度:373K (100℃)のとき)

輻射熱解析事例モデル

図4  1秒後の温度分布(単位:絶対温度:K)
輻射熱解析事例モデル

図5  5秒後の温度分布(単位:絶対温度:K)
輻射熱解析事例モデル

図6  10秒後の温度分布(単位:絶対温度:K)
輻射熱解析事例モデル

図7  30秒後の温度分布(単位:絶対温度:K)
以上の温度変化をグラフ化すると図8のようになります。 温度変化グラフ

図8 温度変化グラフ

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