Thermal Desktop - CAD Based Thermal Model Builder
Thermal Desktop は 3D CAD 技術を利用して, 流路網, 及び熱回路を構築するモデリングツールです.
解析領域全体に 3 次元要素(e.g. Tetra, Hexa)を敷き詰めるのではなく, 作成したサーフェス上に熱容量を持つ NODE を配置/連結して簡潔な熱回路(熱伝導, 熱伝達, 及び熱輻射)を作成します. 流路網は, 流体体積を持つ TANK を配置/連結して作成します.
以下に Thermal Desktop の主な特徴を列挙します.
- モデリングエンジン, 及び GUI は AutoCAD の技術を使用
- 多数の付帯設備の熱流動計算
- 各パーツ間の熱輻射
- 流路から各パーツへの熱伝達
- 計算時間が早い
これらの特徴を兼ね備えた Thermal Desktop を使用して、パーツ間の熱輻射と, 燃料からの熱伝達を考慮した SOFC スタックの解析例を以下に掲載します。
参考モデルと作成例
下図に SOFC スタックの参考モデル(左)と, Thermal Desktop での作成例(右)を記します.
*1. EG&G Technical Services, Inc: Fuel Cell Handbook(Seventh Edition) より引用.
モデルの概要
部材の名前, 燃料の流動方向, 及び, 熱源の位置を下図に記します.
下図は, 隣り合う 2 つの燃料タンクの熱伝導と, 燃料タンクから筐体への熱伝達の作成例です.
レイトレーシングによる形態係数の算出
3 次元サーフェスを使用したレイトレーシング(要 RadCAD モジュール)を用いて下図のように形態係数を算出します.
SINDA/FLUINT ソルバーは, この形態係数を SOFC 筐体と改質機, また, それらのパーツと壁の間の輻射伝熱の計算に使用します.
計算例
上記のジオメトリを使用した計算の結果例を以下に列挙します.
- 計算に要した時間:20.03 sec
- Operating System:WindowsXP
- CPU:Pentium4 3.40 GH
- Memory:2.00 GB RAM
モデル全体の温度分布
改質機(左)と筐体(右)の温度分布
燃料の温度分布
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