家畜体表面形状に基づいた家畜体表面対流伝熱係数の算定

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04660274
• Research Institution: Kagawa University
• Principal Investigator: 蓑輪 雅好 香川大学, 農学部, 助教授 (90036088)
• Keywords: 家畜体表面対流伝熱係数 / 境界層方程式 / 有限要素法

Research Abstract

本研究の目的は、家蓄姿態を多面体で復元したときの体表面における自然・強制対流伝熱係数を境界層方程式から数値解析的に求めることである。
図は、27kg豚の3次元座標データベースからコンピュータ内で多面体復元した透視投影図の例である。すなわち、右手系の直交座標系(OXYZ)において豚体は3角形面素から構成される3次元多面体として復元されている。部位間の接続処理に問題が残されているが、豚体の3次元形状は体表面における対流伝熱係数の数値解析の重要な境界条件の一つとして使われる。
非圧縮性流体と見なした空気の層流熱伝達に関する境界層方程式は、上記直交座標系においてベクトル表示を用いると、連続の式はv・V=D、運動方程式はDV/DT=(v・P)/ρ+νv^2V+F、エネルギ式はDθ/Dt=av^2θとなる。ここでVは流速ベクトル、tは時間、Pは圧力、ρは密度、νは動粘性係数、Fは外力ベクトル、θは温度、aは温度伝導率であり、D/Dtはラグランジュ微分演算子、vはナブラベクトル、v^2はラプラシアン演算子である。乱流熱伝達においては運動量輸送および熱輸送に関する渦拡散係数を上記方程式に組込む必要がある。
現在、層流熱伝達境界層方程式を無次元化し、有限要素法を用いて境界層方程式の離散化を試みている。同時に、3次元界層方程式をマイクロコンピュータで解析できるようにオーダ・オブ・マグニチュード法を適用した効率的なプログラミングコードを作成中である。境界条件としての3次元体表面形状の効率的な記述法も検討中である。