例題2 温度拘束された2重厚肉円筒の2次元定常熱伝導解析
出典:田中正隆,松本敏郎,中村正行:「計算力学とCAEシリーズ 境界要素法」,培風館,p285-286
2次元/定常/線形/問題  節点数:336 要素数:600(三角形1次要素)
境界条件:温度拘束境界条件 内壁: 10 [℃] 固定,外壁:0 [℃] 固定

物性値
領域1の熱伝導率 λ1 :0.385 [W/mm℃] (銅を想定) ( 385.0 [Nmm/sec]*[1/mm℃])
領域2の熱伝導率 λ2 :0.073 [W/mm℃] (鉄を想定) ( 73.0 [Nmm/sec]*[1/mm℃])

寸法
r1 : 50 [mm] r2 : 100 [mm] r3 : 150 [mm]
解析モデル ( 1/4 モデル )

図 1 解析モデル

 

計算結果 温度分布

 

   

図 2 温度分布  左:自作コード  右:LS-DYNA による結果

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温度分布グラフ

本問題においては,半径方向 r [mm] の温度分布の理論解を次の式により求めることができます。

■領域1における半径rの点での温度分布

■領域2における半径 r の点での温度分布

 

 

図 3 半径 r における温度分布

数値データ
表1に数値データを示します。

表 1 温度分布の理論解と計算値