共役熱伝達解析

製品性能に対する要求が高まるにつれて、製造者は、材料やその特性を評価するためのより信頼性の高いソリューションが必要になります。製品設計および開発期間において、シミュレーションと分析を活用し、過酷な条件下での耐久性試験を実施します。日々の製造工程の一部に加熱と冷却の手法が組み込まれており、熱解析では、その効果を調査し、エンジニアリングをより効率的にかつ環境に優しい製品開発の支援に役立てられます。開発プロセスの初期段階において、温度変動が設計に与える影響を調査し、製品決定を評価する際、共役熱伝達(CHT)手法が用いられます。共役熱伝達は、固体中の熱伝達と流体中の熱伝達との組合せに対応します。流体と固体中の熱伝達を効率的に組み合わせることは、効果的な冷却器、加熱器、または熱交換器を設計する際の重要なポイントになります。

生産製品の伝熱形態:

伝導: 温度勾配による熱の拡散。既定の勾配に対する伝導量の測定は、熱伝導率です。
対流: 流体の移動により熱が運び去られる状態。流れは、外部の影響、強制対流、または浮力、自然対流のいずれかにより引き起こされます。対流熱伝達は、流体解析に密に連動します。
輻射: 温度の異なる表面間の電磁波によるエネルギーの伝達で、部分的に(赤外線)輻射を透過する媒質で隔てられている。輻射は、燃焼処理時など高温を伴う際に特に重要ですが、室温でもその効果を測定することができます。

意思決定を要する代表的な設計課題:

車載ラジエータなど、全体的な熱伝達係数
ガスタービン、化学反応容器、食品オーブンなど、システムにおける最高または最低温度
宇宙船の壁等、熱応力に関連する温度分布
エンジン冷却や、車両が日射を受けてからどのくらいの時間で高温に達し、また窓ガラスの形状にどのような影響を与えるかなど、暖房および冷房の過渡的な課題における温度応答

流体と熱伝達の課題は、エネルギー方程式中の対流項を通して、また物理特性が温度依存する際、密に連動します。解析は、単純な課題に対するソリューションとして活用されていますが、当社では、産業界に関連するほぼ全ての課題解決に対し、コンピューターによる計算手法を取り入れています。

主な専門分野

共役熱伝達解析サービス:

当社は、長年に渡るエンジニアリング専門知識を保有し、共役熱伝達に起因する課題を調査し解決する詳細な熱解析を提供します。当社のより直感的なシミュレーション技術は、同時に複数の物理特性部品をシミュレートするため、構造および流体領域を伴う熱解析とリンクします。

熱解析における当社の実績:

液体、固体および気体を伴う装置やシステムの熱伝達解析
産業機械および電子機器の性能予測と最適化
熱反応と伝熱効率の最適化
熱の影響による故障の解析
加熱および冷却装置の解析と最適化
断熱と高熱伝導に対する材料設計
製品の熱伝達性能評価
表面温度およびホットスポット領域の測定
熱伝達率および冷房性能向上にたいする最適化設計

業界別の解析:

タービンにおけるクーラント検討: ウォータージャケットの冷却性能を向上させ、エンジン寿命を延ばすため、共役熱伝達解析を実行します。ガスタービン部品などに対する冷却の発展は、複雑な熱伝達メカニズムや、それらメカニズム間の相互作用の深い理解を必要としますが、当社のエンジニアはこの分野において長年の実績があります。冷却アプリケーションは、内部冷却、外部膜冷却等を含む複数の熱対策技術に関連し、部品の冷却やクーラントの使用を制限するため、当社の解析技術が有効です。

産業分野におけるエンジン温度の研究: 高圧システムの最適化設計を行うため、モーターやバッテリー、共役熱伝達解析を幅広く支援しています。共役熱伝達解析は、エンジンのクーラントやソリッドの温度分布と、クーラントの速度分布および熱伝達メカニズムに関する明確な洞察を提供します。共役熱伝達解析の結果は、熱負荷としての構造シミュレーションに入力されます。当社が提供するエンジンの共役熱伝達解析では、様々なタイプのエンジンに対応した豊富な実績があります。