電流による発熱

仮定: ステンレス スチール ワイヤに 200 A の電流が流れているとします。ワイヤの長さは 1 m で、直径は 3 mm です。ワイヤを 110°C の流体に浸します。流体とワイヤ間の熱伝達係数は、0.004 W/(mm°C)です。

材料特性:

熱伝導率: 0.019 W/(mm°C) 抵抗率: 0.0007 ωmm

検出: ワイヤの中央の温度。

この例では、モデルの作成のみを説明します。解析の設定および実行の手順については、「電流による発熱」を参照してください。

ワイヤ断面における温度分布は、長さに沿って一定です。ここでは、ワイヤの 10-mm の長さの軸対称モデルを作成します。設計シナリオ 1 は、電流を特定するための静電解析で、設計シナリオ 2 は温度分布を特定するための熱伝達解析です。

1. 新規の FEA モデルを開始します。 
   1. 解析タイプを[静電]: [静電電流と電圧解析]に設定します。
   2. 問題ステートメントに対して一貫性を維持する単位系を設定します。[既定の単位をオーバーライド]をクリックして、[単位系]ドロップダウン メニューから[メトリック mks (SI)]を選択して、[カスタマイズ]に変更します。長さの単位を[mm]に変更します。 [OK]をクリックして、単位を設定します。
   3. [新規]をクリックして、モデル名を入力します。
2. [メッシュ][構造メッシュ][4 点長方形メッシュ]を使用して、ワイヤの構造メッシュを作成します。
3. [AB]フィールドに 4 を入力します。[BC]フィールドに 20 を入力します。軸対称モデルでは、メッシュは YZ 平面にある必要があります。Y 軸は半径、Z 軸は中心線を表します。[ポイント A]を(0,0,0)、[ポイント B]を(0,1.5,0)、[ポイント C]を(0,1.5,10)、[ポイント D]を(0,0,10)として定義します。[適用]をクリックします。
4. [X]ボタンをクリックして、[ポイント メッシュ設定]ダイアログ ボックスを閉じます。
5. [表示][ナビゲーション][方向][右面図]を使用して、メッシュを表示します。
6. 熱伝達解析では、モデルの右側(ワイヤの外側サーフェス)に熱伝達荷重を適用します。[選択][形状][長方形]および[選択][選択][ライン]を使用して、モデルの右側に沿ったラインを選択します。[作成][変更][属性]を使用して、表面 2 にそれらのラインを配置します。