1998 Fiscal Year Annual Research Report
幾何情報保存法による3次元・任意形状系における非灰色ふく射伝熱高速数値解法の開発
| Project/Area Number |
09555068
|
|---|
| Research Institution | HOKKAIDO UNIVERSITY |
|---|
Principal Investigator |
工藤 一彦 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40142690)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小熊 正人 石川島播磨重工業(株), 技術研究所, 専門課長
中村 恒明 東京ガス(株), エネルギー技術研究所, チームリーダ
持田 明野 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50241352)
黒田 明慈 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90202051)
|
|---|
| Keywords | ふく射伝熱 / 数値解析 / 非灰色 / 火炉 / ボイラ / 加熱炉 |
|---|
| Research Abstract |
(研究目的)本研究では、非灰色解析を高速に実行できる、非灰色ふく射伝熱高速数値解析アルゴリズムを新しく開発し、これを任意形状系の取り扱いの可能な3次元ふく射・対流共存伝熱解析ソフトに組み込むことで、任意形状系3次元非灰色ふく射・対流共存伝熱解析ソフトを完成させることを目的とした。
(研究成果)本研究では、ふく射エネルギー交換解析手段として精度の高いモンテカルロ法を採用したが、この手法は計算時間がかかるので、これを(波長分割数)x(温度分布収束計算回数)だけ繰り返すことを避けるため、下記の特色と独創性を有する非灰色ふく射伝熱高速数値解析アルゴリズムを考案し、その実用化をはかった。
ふく射伝熱に関係する変数は、無次元距離として物理的な距離と気体の吸収係数の積で表される「光学距離」を使用しているが、対象としている波長および温度分布が変わると吸収係数が変化するため、系固有の値とはならない。本研究では、これが非灰色解析において上記のようにふく射解析を多数回繰り返す原因となっていることに着目し、光学距離を系固有の値である要素間の物理的な距離関係(幾何情報)と、系の条件によって変化する吸収係数とに分離し、系固有の値を有する前者を最初に一回だけ計算してメモリにストアし、光学距離が必要になるたびに、これに各位置での吸収係数を掛けて光学距離を求める幾何情報保存法を考案した。また、各要素の内部を通過する多数のふく射束の通過距離の有効平均値を算出してメモリさせることにより、所要メモリの数削をはかった。
以上の手法の開発により、計算に時間のかかるモンテカルロ計算は全解析のなかで一回だけ行えば良くなり、精度はほとんど変えずに、従来のモンテカルロ法を用いた同等の計算に比べて計算時間をl/6に短縮した、任意形状系3次元非灰色ふく射・対流共存伝熱解析ソフトが開発された。
|
-
[Publications] 工藤一彦: "二次元ふく射伝熱系内の吸収係数分布を求める逆問題の解法" 日本機械学会論文集. 63・615. 3729-3736 (1997)
-
[Publications] 工藤一彦: "灰色壁に囲まれた非灰色ガスのふく射伝熱高速解析手法の開発" 日本機械学会論文集 B. 63・630 (掲載決定). (1999)
-
[Publications] Kazuhiko KUDO: "Development of Fast Algorithm of Radiative HeatExchange and its Application to Nongray Analysis and Inverse Radiative Property Yalue Problems" Proc.11th Int.Heat Transfer Conf.Vol.4. 259-264 (1998)
-
[Publications] Kazuhiko KUDO: "Proriles of Eqaivalent Gray Absorption Cotticicut Obtained by Inverse Analysis in Two-Dimensional Non-Gray Gas Systems" Proc.of 5th ASME/JSME Joint Thernal Engry.Conf.(掲載決定). (1999)
