2002年10月17日（木） <第316号>

2002年10月17日（木） <第316号>

┏━┓　　　　　　　　　スペシャルレポート(特集)　第一弾
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┗━┛　　　　　　　「熱設計」--　放熱・排熱の傾向と対策　--
　　　　　　　　　　　　～　ゴールはファン無し製品　～

　　　　　　　　　　< http://www.a1s.co.jp/thermal/SERVICE.htm >
　
　前々週は…≫< http://www.optworks.co.jp/news_log/2002/1003_302.html >
　前週は…≫< http://www.optworks.co.jp/news_log/2002/1010_309.html >

□熱設計のScenario
熱流体解析ソフトを使った、自然対流や自然空冷での放熱・排熱のシミュレーションを繰り返し実行します(シミュレーション・ドリブン・デザイン)。

以下は、オプティワークスが描く、ゴールに向かってのシナリオです。

○事前学習
<熱流体解析教育を受講するまえに>

まずは、熱対策・設計に関する本から読み始めます。本を読むと「熱流体解析って必要だなあ、便利だなあ」と思え、熱流体の入門的な知識が身に付きます。

次に、有限要素法、有限体積法の本を読み始めます。そして、熱流体力学など必要とする本に進んでいきます。

○熱流体解析教育
「設計者はトラブルを起こしてはだめだ。トラブルに対して責任を持たないといけない。単純な設計でも、寸法を決めるときにどういう理由で決めたかという設計の意図を常に持って設計をしなさい。他の人から与えられた寸法を真に受けていると間違いのもとになります」。
(熱流体解析教育担当者)

少なくとも受講者の前提条件は、2次元CADで図面が読めることが必要です。

先ずは、最初の3ヶ月間は、3次元CADを教育します。コンピュータ上で立体形状を描けないとどうしようもありませんし(当然2次元CADよりも操作が難しいですから)、3次元形状を作成するのに時間がかかるのは避けられません。

それから、実験設備で実験をして、その後、CAEという流れです。熱流体解析教育は5日間です。最初の3日間は、3次元CADで形状を作成し、その後、CAEのプリプロセッサーに持ち込んで、解析モデル(メッシュデータ)を作って計算するという流れです。

○熱流体解析教育でのQ&A
Q.鉄のパイプがあって、その中にガス（高温の空気）が流れた場合のパイプ表面温度を求めたいのですが、パイプからの放熱量の設定（係数）をどうすればいいのかわかりません。

非圧縮流れで、ガスの流速は100m/sです。パイプの外気の温度によっても熱の伝わり方が違うと思うのですが、外気温が20度の場合や50度の場合なので、何か数式があって求めることが出来るのでしょうか？

Ans.先ずは、教育用テキストを見てください。併せて、伝熱工学や機械工学便覧の「円管内流れの熱伝達」の章を見てください。

次に、パイプの構造解析そのものがベースになります。外気と、流体ガスの温度差分のエネルギーをパイプの内外径でどう分布するかということで、一般的な比熱や、伝達係数があればいいと思います。

そして、ガスとパイプの接触面の境界を得たい場合は、流体解析が必要です。非定常解でしたら、流体の入口出口での差分の損失が境界になります。

　　…≫次週木曜日(2002年10月24日)は、□熱設計のActionsを掲載します。
乞うご期待ください。

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『関連情報サイト』　　　　　
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⊿「シミュレーション・ドリブン・デザイン」
< http://www.optworks.co.jp/news_log/2002/0205_109.html >

⊿「有限要素法」
< http://www.csl.shinshu-u.ac.jp/People/Mura/FEM/Main.htm >

⊿「機械工学便覧」
< http://www.jsme.or.jp/kanb001.htm >

⊿「パイプの構造解析」
< http://www.cae-nst.com/software/caepipe/ >

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