열 전달 경계 조건

경계 조건 빠른 편집 대화상자에서 모든 경계 조건을 지정할 수 있습니다. 빠른 편집 대화상자는 다음과 같은 여러 가지 방법으로 열 수 있습니다.

면 경계 조건

표면 기반 열 전달 경계 조건은 온도와 같은 알려진 물리적 상태 또는 열 플럭스처럼 장치를 드나드는 열의 양을 나타냅니다. 온도는 개구부 및 벽 표면에 적용할 수 있는 유일한 조건입니다. 나머지 조건은 벽 표면에만 적용해야 합니다.

온도

열 전달을 실행할 경우 모든 입구에 온도 경계 조건을 지정해야 합니다.

온도 조건을 지정하려면

  1. 유형을 온도로 설정하고 단위 유형을 설정합니다.
  2. 시간 종속성(안정 상태 또는 과도)을 설정합니다.
  3. 선택적으로, 공간 변형 을 선형 변형으로 설정합니다.
  4. 온도 필드에 값을 입력합니다.
  5. 정적 또는 전체를 선택합니다.
  6. 적용을 클릭합니다.

온도 경계 조건 지정의 예

대부분의 열 전달 해석에서는 정적 온도 조건이 권장됩니다. 압축성 열 전달 해석을 위해서는 총 온도를 입구 온도로 사용하십시오.

열 플럭스

열 플럭스는 지정된 양의 열을 적용된 표면에 직접 부과하는 표면 조건입니다. 이것은 열 값을 영역으로 나눈 값입니다.

열 플럭스 조건을 지정하려면

  1. 유형을 열 플럭스로 설정하고 단위 유형을 설정합니다.
  2. 시간 종속성(안정 상태 또는 과도)을 설정합니다.
  3. 열 플럭스 필드에 값을 지정합니다.
  4. 적용을 클릭합니다.

예를 들어 열 입력 값이 10W이고 영역이 5평방 인치이면 2W/평방 인치(= 10W/5평방 인치)를 적용합니다.

열 플럭스는 외부 벽 표면에만 적용되어야 합니다.

총 열 플럭스

총 열 플럭스는 적용된 표면에 직접 열을 부과하는 표면 조건입니다.

총 열 플럭스 조건을 지정하려면

  1. 유형을 총 열 플럭스로 설정하고 단위 유형을 설정합니다.
  2. 시간 종속성(안정 상태 또는 과도)을 설정합니다.
  3. 총 열 플럭스 필드에 값을 지정합니다.
  4. 적용을 클릭합니다.

표면 영역을 나누지 않고 총 열 플럭스 조건을 직접 적용합니다. 이 기능은 적용된 표면 면적이 변경될 경우 값을 재계산할 필요가 없으므로 매우 유용합니다.

총 열 플럭스는 외부 벽 표면에만 적용되어야 합니다.

주: 비대칭 모형인 경우 실제 총 열 플럭스를 모서리에 적용합니다. 총 열 플럭스의 라디안 기준 값을 적용하지 마십시오. CFdesign 2010의 축대칭 모형에 적용된 총 열 플럭스 경계 조건은 CFdesign 2010에 적용된 라디안 기준 값의 총 값으로 자동 변환됩니다.

필름 계수

대류 조건이라고도 하는 이 계수는 열 전달 해석을 위해 냉각 효과를 시뮬레이션하는 데 주로 사용됩니다. 외부 표면에 필름 계수를 지정하여 장치 외부에 있는 환경 효과를 시뮬레이션합니다. 필름 계수 경계 조건은 외부 표면에만 적용할 수 있습니다.

필름 계수 조건을 할당하려면

  1. 유형을 필름 계수로 설정합니다.
  2. 시간 종속성(안정 상태 또는 과도)을 설정합니다.
  3. 계수 단위를 지정합니다.
  4. 필름 계수 필드에 값을 지정합니다.
  5. 온도 단위를 지정합니다.
  6. 참조 온도 필드에 주변 온도 값을 지정합니다.
  7. 적용을 클릭합니다.

많은 시뮬레이션에서 필름 계수 경계 조건은 외부 표면에서 물리적 모형 외부에 있는 영역으로 자연 대류를 시뮬레이션합니다. 여러 엔지니어링 리소스는 5~25W/m²K의 필름 계수 값을 자연 대류에 적합한 근사치로 권장합니다. 값 선택은 물리적(모형화되지 않음) 공기 볼륨의 실제 크기뿐만 아니라 외부 공기 순환의 강도에 따라 결정됩니다.

대부분의 경우 Autodesk® CFD에서 사용하기에 적합한 값은 5W/m²K이지만, 다음과 같은 조건으로 인해 더 높은 값이 사용될 수 있습니다.

  • 실제로 작은 외부 영역은 외부 벽에 근접한 열 전달 수준을 늘릴 수 있습니다.
  • 더 많은 열을 흡수해야 하는 매우 큰 주변 공기의 열원으로 인해 매우 커질 수 있는 외부 영역입니다.
  • 시뮬레이션 모형 외부에 강력한 환기 시스템이 있는 것으로 알려진 경우 발생하는 상승된 열 전달 수준을 고려하려면 높은 값을 사용합니다.

필름 계수 경계 조건의 예

주: 열 전달 조건(온도, 필름 계수, 방사 열 플럭스, 등)이 적용되지 않은 외부 벽은 완벽하게 절연된 것으로 간주됩니다.

방사

방사 경계 조건은 선택한 표면과 모형 외부 소스 사이의 방사 열 전달을 시뮬레이션합니다. 이것은 소스 온도 및 표면 조건을 사용하여 주어진 열 하중에 표면을 노출한다는 측면에서 “방사 필름 계수"입니다.

방사 조건을 지정하려면

  1. 유형을 방사로 설정합니다.
  2. 시간 종속성(안정 상태 또는 과도)을 설정합니다.
  3. 방사율 필드에 표면 방사율을 지정합니다.
  4. 배경 온도의 온도 단위를 설정합니다.
  5. 참조 온도 필드에 배경 온도를 지정합니다.
  6. 적용을 클릭합니다.
주: 외부 표면에만 방사 경계 조건을 지정합니다.

전류

전류는 주울 열 해석을 정의하는 데 사용됩니다. 주울 열은 금속을 통해 전기 전류가 전달되면서 생성되는 열입니다. 저항 열이라고도 하는 이 기능을 사용하면 스토브 윗면 버너 요소뿐 아니라 전기 저항 히터를 시뮬레이션할 수 있습니다.

전류 조건을 지정하려면

  1. 유형을 전류로 설정하고 단위 유형을 설정합니다.
  2. 시간 종속성(안정 상태 또는 과도)을 설정합니다.
  3. 전류 필드에 전류를 입력합니다.
  4. 적용을 클릭합니다.
주: 전류는 전류 밀도가 아닌 전체 전류입니다.

Voltage

전압은 주울 열 해석을 정의하는 데 사용됩니다. 주울 열은 금속을 통해 전기 전류가 전달되면서 생성되는 열입니다. 저항 열이라고도 하는 이 기능을 사용하면 스토브 윗면 버너 요소뿐 아니라 전기 저항 히터를 시뮬레이션할 수 있습니다.

전압 조건을 지정하려면

  1. 유형을 전압으로 설정하고 단위 유형을 설정합니다.
  2. 시간 종속성(안정 상태 또는 과도)을 설정합니다.
  3. 전압 필드에 전압을 입력합니다. 기본값은 0입니다.
  4. 적용을 클릭합니다.
주: 또는 솔리드에 전압 차이를 적용하여 잠재적 차이를 나타낼 수 있습니다. 이 모드에서는 전류 조건을 지정하지 마십시오.

투명

방사 모형을 사용하면 투명 미디어를 통과하는 방사 열 전달을 계산할 수 있습니다. 투과율 수준은 재료 작업 대화상자에서 재료 특성으로 정의됩니다. 작업 유체에 완전히 스며든 투명 미디어를 시뮬레이션하려면 재료 투과율만 지정해야 합니다. 외부 솔리드의 표면을 통해 투명도를 시뮬레이션하려면 투명 경계 조건도 필요합니다.

이 경계 조건은 솔리드 부품의 외부 표면이 투명하므로(예: 창) 방사 에너지가 통과할 수 있음을 나타내는 데 사용됩니다. 이 조건이 없는 외부 벽 표면은 불투명으로 간주되므로 재료에 할당된 투과율 값에 관계없이 방사 에너지가 통과할 수 없습니다.

외부 투명도에 대한 자세한 정보

투명 조건을 지정하려면

  1. 유형을 투명으로 설정하고 단위 유형을 설정합니다.
  2. 시간 종속성(안정 상태 또는 과도)을 설정합니다.
  3. 배경 온도를 지정합니다. 이 온도는 해석 도메인의 외부 환경 온도입니다.
  4. 적용을 클릭합니다.
주: 투명 경계 조건이 작동하려면 해석 대화상자에서 방사를 사용으로 설정해야 합니다.
주: 과도 글머리 기호를 클릭하고 시간 함수를 지정하여 배경 온도가 시간에 따라 변경되도록 할 수 있습니다.

체적 경계 조건

Autodesk® CFD의 체적 조건은 열을 생성하는 데 사용됩니다. 체적 조건은 여러 열 전달 해석에 사용됩니다. 3D 모형에서 체적 조건은 선택 유형이 체적인 경우 사용할 수 있습니다. 2D 모형에서 표면은 선택 유형이어야 합니다.

열 생성

열 생성 조건은 체적에 지정된 체적 열 하중입니다. 지정된 값을 볼륨 체적으로 나누어야 합니다.

이 방법은 전자 조립품의 열 손실 구성요소가 있음을 시뮬레이션하는 데 가장 자주 사용됩니다.

열 생성 조건을 지정하려면

  1. 체적을 하나 이상 선택합니다.
  2. 유형을 열 생성으로 설정하고 단위 유형을 선택합니다.
  3. 시간 종속성(안정 상태 또는 과도)을 설정합니다.
  4. 온도 종속성을 설정합니다.
  5. 열 생성 필드에 값을 지정합니다.
  6. 적용을 클릭합니다.
주: 축대칭 모형에서 총 열 생성을 3D 체적으로 나눕니다(pi * r² * L).

총 열 생성

총 열 생성 조건은 부품 체적으로 나누지 않은 열 하중입니다. 부품 체적이 변경되면 해당 값을 적용할 필요가 없으므로 대부분의 열 하중 응용 사례에서 권장되는 조건입니다.

총 열 생성 조건을 지정하려면

  1. 체적을 하나 이상 선택합니다.
  2. 유형을 총 열 생성으로 설정하고 단위 유형을 선택합니다.
  3. 시간 종속성(안정 상태 또는 과도)을 설정합니다.
  4. 온도 종속성을 설정합니다.
  5. 총 열 생성 필드에 값을 지정합니다.
  6. 적용을 클릭합니다.

체적 열 생성 경계 조건 지정 예

주: 축대칭 모형의 경우 실제 총 열 생성을 적용합니다. 라디안 기준 값을 적용하지 마십시오. CFdesign 2010의 축대칭 모형에 적용된 총 열 생성 경계 조건은 CFdesign 2010에 적용된 라디안 기준 값의 총 값으로 자동 변환됩니다.

온도 의존적 열 생성

온도에 따른 열 생성은 좁은 온도 밴드 내에서 작동하는 산업 프로세스를 시뮬레이션합니다. 실제로 이것은 목표 온도에 도달한 경우 난방 장치를 차단하는 온도 조절입니다. 이 옵션은 체적과 총 열 생성 경계 조건에 모두 사용할 수 있습니다. 온도 감지 위치는 부품 면중심점이거나 다른 위치일 수 있습니다.

열 생성에 따라 온도를 지정하려면

  1. 온도 의존적 설정을 사용으로 변경합니다.
  2. 감지 위치 팝업 메뉴를 엽니다.
  3. 부품 면중심점을 감지 위치로 선택하려면 부품 면중심점 버튼을 클릭하면 됩니다.
  4. 다른 위치를 선택하려면 표면 선택 버튼을 클릭하고 표면을 클릭합니다. 해당 표면의 면중심점이 감지 위치가 됩니다.
주: 열 생성은 온도와 시간에 따라 동시에 달라질 수 없습니다.
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