例題5 温度拘束された2重厚肉円筒の軸対称定常熱伝導解析
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
軸対称/定常/線形/問題  節点数:336 要素数:600(三角形環状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 上下方向の連続条件:断熱境界条件

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

寸法
r1 : 50 [mm] r2 : 100 [mm] r3 : 150 [mm] h:50 [mm]
解析モデル ( 軸対称 モデル )

図1 解析モデル

計算結果 温度分布

 

図2-1 温度分布 自作コード

図2-2 LS-DYNAによる計算結果

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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