| 研究概要 |
対流熱伝達特性は,その境界形状ばかりでなく熱および流れの境界条件にも依存するため,効率的な伝熱最適設計法の開発のためには,任意の境界条件の影響を反映できる熱伝達表現法の確立が不可欠であると考えられる.
このような観点から本研究では,まず任意の温度分布を有する物体からの強制対流熱伝達特性を熱的境界条件の関数として境界積分表示するとこを提案し,特に平均熱伝達特性に対しては随伴問題の数値解の利用が非常に有効であることを示した.さらに摂動法を導入することにより,本方法を自然ならびに複合対流熱伝達問題へ拡張し,これにより熱的な境界摂動ばかりでなく流れの境界摂動も考慮できることを示した.
これまでに本研究で得られた知見を以下に列記する.
1.任意の温度分布を有する物体からの局所熱伝達特性は第1種Fredholm型境界積分で表現でき,この積分核は規定となるいくつかの表面温度分布に対する数値シミュレーション結果から得ることができる.
2.強制対流熱伝達問題に対する随伴問題を数値的に解くことにより,任意の定常および非定常熱的境界条件に対する平均熱伝達特性を,高々1回の数値解析結果から定量的に算出することができる.
3.摂動法を導入することにより,本方法を自然対流や複合対流熱伝達問題へも拡張することができ,この場合には任意の熱的境界摂動に対する熱伝達特性の変化を推定することができ,さらに流れの境界摂動の影響も考慮することができる.
なお,本研究では上記1〜3の結果を用いて簡単な最適化問題も試みたが,形状最適化を含めた本格的な伝熱最適設計への応用については今後の課題としたい.
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