例題6 厚肉円筒の軸対称定常熱伝導解析(熱流速問題)
出典:鷲津,宮元,山田,山本,川井編:「有限要素法ハンドブックU」,培風館,p.460
軸対称/定常/線形/問題  節点数:231 要素数:400(三角形環状1次要素)
境界条件:外壁:温度拘束境界条件 0 [℃]  内壁:熱流速境界条件 流入 0.56 [ W / mm2 ]

物性値
領域 1 の熱伝導率 λ :0.230 [W/mm℃] (アルミを想定)

寸法
r1 : 50 [mm] r2 : 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 T

q :熱流速,λ :熱伝導率,Toutside :外壁温度,r1 :内径,r2 :外径

 

 

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