豚体サーフィスモデルに基づいた豚体表面対流伝熱係数の算定

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07660348
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Research Institution: Kagawa University
• Principal Investigator: 蓑輪 雅好 香川大学, 農学部, 助教授 (90036088)
• Keywords: 豚体 / サーフィスモデル / 対流伝熱係数 / 数値計算

Research Abstract

本研究の目的は、豚体を多面体で復元したサーフィスモデルにおける体表面の自然・強制対流伝熱係数を連続の式,運動方程式,エネルギ方程式および乱流モデルから数値計算にて求めることである.
27,65,88kg剥製豚を対象とした光切断法による豚体の3次元形状測定から得られた豚体形状の3次元座標に基づいて,コンピュータグラフィックス分野における最新の手法を援用し,三角形パッチで構成される豚体サーフィスモデルを構築した.27,65,88kg豚のサーフィスモデルは三角形パッチ数がそれぞれ6598,8838,9304であり,頂点数が3317,4441,4670,稜線数が9897,13257,13956である。これらのサーフィスモデルはコンピュータ内において空気の流れに対して任意の方向に設定でき,豚体表面対流伝熱係数計算における境界条件として供すことができる.
豚体表面における空気(非圧縮・粘性流体と仮定)の流れおよび熱の流れは連続の式,運動方程式,エネルギー式からなる基礎方程式で記述できる.さらに,乱流解析においてはこれらの基礎方程式に乱流エネルギの散逸を記述する乱流モデルが連成される.3次元解析に先立ち,本年度はマイクロコンピュータを使用しての2次元解析を検討した.有限要素法において3角形1次要素が適用できるように,基礎方程式における圧力項は最新の数値解析技法である流線-渦度法により消去した.次いで基礎方程式を無次元化し,無次元基礎方程式をガラーキン法を用いた有限要素法で離散化し,空気と熱の流れを計算するプログラムをFORTRAN言語で作成した.豚体表面はサーフィスモデルのデータファイルで与えられるように,また体表面における対流伝熱係数はヌッセルト数で算定できるようにプログラミングし,現在計算・解析中である.