JP2007241665A - Heat flow analysis device - Google Patents

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徹 小森谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reproduce a temperature distribution substantially identical to an actual temperature distribution in a temperature testing room by using an existent mesh model for an aerodynamic analysis. <P>SOLUTION: A shape model of a vehicle 100 being an analysis object is associated with, and set in a calculation space A corresponding to the temperature testing room of the mesh model for the aerodynamic analysis. A calculation space B in which heat radiation of a solar radiation device is modeled is set on an upper region boundary layer 102 of the calculation space A. A boundary condition corresponding to a heating lamp 22 of a lamp unit 21 is set on an exterior boundary surface 113 of the calculation space B. The boundary condition equivalent to a front glass 24 of the lamp unit 21 is set on an interior boundary surface 112. A space layer 111 between both of the boundary surfaces 112, 113 is set by property data corresponding to an enclosed space 23a of a reflecting mirror 23. Since the calculation space B is set by modeling the heat radiation of the solar radiation device, the temperature distribution substantially identical to the actual temperature distribution in the temperature testing room can be reproduced. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、解析対象物、及びその周辺の温熱環境を数値化して解析する熱流れ解析装置に関する。   The present invention relates to a heat flow analysis apparatus that quantifies and analyzes an analysis target object and a surrounding thermal environment.

従来、例えば走行中における車両の室内やエンジンルーム内の冷却性能及び熱害状況等の温熱環境をコンピュータ上の熱流れ解析によって予測、評価する技術として、数値流体力学（CFD：Computational Fluid Dynamics）を用いた流体解析システム（ＣＦＤ解析システム）が知られている。   Conventionally, for example, computational fluid dynamics (CFD) has been used as a technology for predicting and evaluating thermal environments such as cooling performance and thermal damage in the interior of a vehicle or engine room while traveling, using heat flow analysis on a computer. A fluid analysis system (CFD analysis system) used is known.

この種の流体解析システムとして、本出願人は特許文献１（特開２００５−３５２９９８号公報）において、天空放射を考慮した熱流れ解析を、市販の空力解析用のメッシュモデルを用いて行う技術を提案した。   As a fluid analysis system of this type, the present applicant has disclosed a technique in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-352998 that performs heat flow analysis considering sky radiation using a commercially available mesh model for aerodynamic analysis. Proposed.

すなわち、メッシュモデルの計算空間に解析対象となる車両の形状モデルを設定し、この計算空間の上空と左右の壁面境界層をノースリップ条件として入口速度と同一の移動速度を設定すると共に、この壁面境界層に天空放射に相当する温度及び熱流束から成る熱境界条件を設定する。   In other words, the shape model of the vehicle to be analyzed is set in the calculation space of the mesh model, and the same moving speed as the entrance speed is set with the sky and the left and right wall boundary layers in the calculation space as no slip conditions. Thermal boundary conditions consisting of temperature and heat flux corresponding to sky radiation are set in the boundary layer.

このようにすることで、壁面境界層の各計算格子毎に熱境界条件を設定する必要がなくなり、汎用コンピュータを用いて、天空放射を計算に入れた熱流れ解析を簡単に行うことができる。
特開２００５−３５２９９８号公報 By doing in this way, it becomes unnecessary to set a thermal boundary condition for each calculation lattice of the wall boundary layer, and a heat flow analysis including sky radiation can be easily performed using a general-purpose computer.
JP-A-2005-352998

ところで、車両の室内やエンジンルーム内等の温熱環境を調べるに際しては、外的環境の最も過酷な夏季高温状態を想定して行われる。従来、このような高温試験は、温度試験室や環境試験室（以下これらを「温度試験室等」として総称する）において、太陽光に近似した特性の放射エネルギーを照射する日射装置を用いて行われる。   By the way, when examining the thermal environment such as the interior of a vehicle or the engine room, it is performed assuming the severest summer high temperature state of the external environment. Conventionally, such a high-temperature test is performed using a solar radiation device that irradiates radiant energy having characteristics similar to sunlight in a temperature test room or an environmental test room (hereinafter collectively referred to as “temperature test room, etc.”). Is called.

このような温度試験室等と同等の環境を、上述した文献に開示されている流体解析システムを用いて生成することも可能である。   An environment equivalent to such a temperature test chamber or the like can be generated using the fluid analysis system disclosed in the above-mentioned literature.

しかしながら、この流体解析システムは屋外フィールド試験を対象としたものであるため、地面と天空の距離が短い空間、即ち、温度試験室等と同等の環境を生成する場合、天空境界層を低く設定して天上境界層とし、この天上境界層に日射装置に相当する温度或いは熱流束からなる熱境界条件を設定することになる。   However, since this fluid analysis system is intended for outdoor field tests, when creating an environment where the distance between the ground and the sky is short, that is, an environment equivalent to a temperature test room, etc., the sky boundary layer is set low. Therefore, a thermal boundary condition consisting of a temperature or heat flux corresponding to the solar radiation device is set in the upper boundary layer.

しかし、天空境界層を小空間の天上境界層とした場合、この天上境界層と床面境界層との間の距離が短いため、熱境界層周辺の対流放熱量が実際の日射装置に比し、かなり大きくなり、熱境界層周辺の雰囲気温度が高温化してしまう。   However, when the sky boundary layer is a small space ceiling boundary layer, the distance between the ceiling boundary layer and the floor boundary layer is short, so the convective heat dissipation around the thermal boundary layer is smaller than that of an actual solar radiation device. It becomes considerably large, and the ambient temperature around the thermal boundary layer becomes high.

更に、熱境界層周辺の雰囲気温度の高温化に伴い、小空間内に、循環気流が発生し、実際の温度試験室等における温度分布とは異なる分布が示されてしまい、車両の室内やエンジンルーム内の冷却性能及び熱害状況等の温熱環境を正確に予測、評価することが困難となる。   In addition, as the ambient temperature around the thermal boundary layer increases, a circulating airflow is generated in the small space, which shows a distribution different from the temperature distribution in the actual temperature test room, etc. It becomes difficult to accurately predict and evaluate the thermal environment such as the cooling performance in the room and the heat damage situation.

本発明は、上記事情に鑑み、メッシュ数を増加することなく、既存の空力解析用メッシュモデルを用いて、実際の空間内の温度分布とほぼ同一の温度分布を再現することができ、従って、解析対象物の冷却性能及び熱害状況等の温熱環境を正確に予測、評価することのできる熱流れ解析装置を提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, the present invention can reproduce the temperature distribution almost the same as the temperature distribution in the actual space using an existing aerodynamic analysis mesh model without increasing the number of meshes. It is an object of the present invention to provide a heat flow analyzing apparatus capable of accurately predicting and evaluating a thermal environment such as a cooling performance and a heat damage situation of an analysis object.

上記目的を達成するため本発明は、熱流れ解析を行うために、解析対象物の形状モデルを設置する計算空間を設定し、該計算空間に設定する各設定条件に基づいて前記解析対象物の熱流れ解析を行う熱流れ解析装置において、前記計算空間の天上境界層上に、熱放射をモデル化した他の計算空間を設定し、前記他の計算空間の上面に設けた外側境界面に前記熱放射の加熱源に対応する境界条件を設定し、前記他の計算空間の下面に設けた内側境界面に透明な境界条件を設定し、前記他の計算空間の前記外側境界面と前記内側境界面との間の空間層を予め設定されている物性データで設定することを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention sets a calculation space in which a shape model of an analysis object is set in order to perform a heat flow analysis, and based on each setting condition set in the calculation space, the analysis object In the heat flow analysis apparatus for performing the heat flow analysis, another calculation space modeling heat radiation is set on the top boundary layer of the calculation space, and the outer boundary surface provided on the upper surface of the other calculation space A boundary condition corresponding to a heating source of thermal radiation is set, a transparent boundary condition is set on an inner boundary surface provided on a lower surface of the other calculation space, and the outer boundary surface and the inner boundary of the other calculation space are set. The space layer between the surfaces is set with physical property data set in advance.

本発明によれば、解析対象物の形状モデルを設置する計算空間の天上境界層上に、熱放射をモデル化した他の計算空間を設定したので、既存の空力解析用メッシュモデルを用いて、実際の空間内の温度分布とほぼ同一の温度分布を再現することができ、従って、解析対象物の冷却性能及び熱害状況等の温熱環境を正確に予測、評価することができる。又、これらはメッシュ数を増加することなく行うことができる。   According to the present invention, since another calculation space that models thermal radiation is set on the top boundary layer of the calculation space in which the shape model of the object to be analyzed is installed, using the existing aerodynamic analysis mesh model, It is possible to reproduce a temperature distribution almost the same as the temperature distribution in the actual space, and therefore it is possible to accurately predict and evaluate the thermal environment such as the cooling performance and thermal damage status of the analysis object. Also, these can be performed without increasing the number of meshes.

以下、図面に基づいて本発明の一形態を説明する。図１は熱流れ解析装置の機能ブロック図である。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram of the heat flow analysis apparatus.

熱流れ解析装置１は、ＲＯＭ，ＲＡＭ等のメモリ及びＣＰＵを有するマイクロコンピュータ等のコンピュータで構成されており、後述する各処理部１１，１２，１４の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することにより熱流れ解析処理が実行される。   The heat flow analysis apparatus 1 is configured by a computer such as a microcomputer having a memory such as a ROM and a RAM and a CPU, and loads a program for realizing the functions of the processing units 11, 12, and 14 to be described later into the memory. In this way, the heat flow analysis process is executed.

図１に示すように、熱流れ解析装置１は、入力側にキーボード、マウス等を含む入力装置２が接続され、出力側にモニタ等の表示装置３が接続されている。又、熱流れ解析装置１は、解析モデル設定処理部１１、モデル解析処理部１２、メモリ部１３、及び表示処理部１４を備えている。   As shown in FIG. 1, the heat flow analyzing apparatus 1 has an input device 2 including a keyboard and a mouse connected to the input side, and a display device 3 such as a monitor connected to the output side. The heat flow analysis apparatus 1 includes an analysis model setting processing unit 11, a model analysis processing unit 12, a memory unit 13, and a display processing unit 14.

解析モデル設定処理部１１は、予め空力解析用のメッシュソフトを用いて生成した直方体状の流れ場を有する計算空間Ａと、解析対象物である車両（以下「対象車両」と称する）１００の形状モデルとにより解析モデルを設定する。計算空間Ａは、図３〜図５に示すように、床面境界層１０１、天上境界層１０２、前面境界層１０３、後面境界層１０４、側面境界層１０５，１０６の６面で区画された直方体状の流れ場を有し、計算格子（例えば、境界適合格子(BFC)）で構成される（図５参照）。尚、図５には、便宜的に境界面のみの計算格子（計算メッシュ）が示されている。   The analysis model setting processing unit 11 includes a calculation space A having a rectangular parallelepiped flow field generated in advance using mesh software for aerodynamic analysis, and a shape of a vehicle (hereinafter referred to as “target vehicle”) 100 that is an analysis target. Set the analysis model according to the model. As shown in FIGS. 3 to 5, the calculation space A is a rectangular parallelepiped partitioned by six surfaces including a floor boundary layer 101, a ceiling boundary layer 102, a front boundary layer 103, a rear boundary layer 104, and side boundary layers 105 and 106. And is composed of a calculation grid (for example, a boundary-matching grid (BFC)) (see FIG. 5). FIG. 5 shows a calculation grid (calculation mesh) of only the boundary surface for convenience.

対象車両１００の形状モデルデータは、設計者自身が作成し、或いは予め作成されているＣＡＤデータ等に基づいて自動作成されたものであり、入力装置２を介して入力し、或いは図示しないＬＡＮ等の通信手段を介して外部記憶装置（図示せず）から読込まれる。   The shape model data of the target vehicle 100 is created by the designer himself or automatically based on CAD data or the like created in advance, and is input via the input device 2 or a LAN (not shown) or the like. Are read from an external storage device (not shown) via the communication means.

モデル解析処理部１２は、解析モデル設定処理部１１で設定された解析モデルを用い、入力された境界条件等の解析条件に従って、対象車両１００の車室内やエンジンルーム内の温度分布を求める熱流れ解析を実行する。尚、モデル解析処理部１２で実行される熱流れ解析処理については後述する。   The model analysis processing unit 12 uses the analysis model set by the analysis model setting processing unit 11 and determines the temperature distribution in the vehicle interior or engine room of the target vehicle 100 according to the input analysis conditions such as boundary conditions. Run the analysis. The heat flow analysis process executed by the model analysis processing unit 12 will be described later.

メモリ部１３は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性記録媒体で構成されており、解析モデル設定処理部１１及びモデル解析処理部１２における処理内容を記憶する。   The memory unit 13 is configured by a writable nonvolatile recording medium such as a hard disk device, a magneto-optical disk device, or a flash memory, and stores processing contents in the analysis model setting processing unit 11 and the model analysis processing unit 12.

表示処理部１４は、熱流れ解析処理を実行している際の制御画像や作業画像等の表示画像を表示装置３へ出力する。尚、制御画像には、解析モデル設定処理部１１で実行可能な設定機能のメニュー表示部と、モデル解析処理部１２で実行可能な解析機能のメニュー表示部とが含まれる。作業画像には、各メニュー表示部において選択された内容の条件設定画像を作成して表示する。   The display processing unit 14 outputs a display image such as a control image and a work image when executing the heat flow analysis process to the display device 3. The control image includes a setting function menu display section executable by the analysis model setting processing section 11 and an analysis function menu display section executable by the model analysis processing section 12. In the work image, a condition setting image having the content selected in each menu display unit is created and displayed.

又、表示処理部１４は、モデル解析処理部１２で実行した熱流れ解析により取得した計算空間Ａ、及び対象車両１００の車室内或いはエンジンルーム内の温度分布を、ポスト処理により温度毎に色分けして表示装置３に表示させる。   In addition, the display processing unit 14 color-codes the temperature distribution in the calculation space A acquired by the heat flow analysis executed in the model analysis processing unit 12 and the cabin or engine room of the target vehicle 100 for each temperature by post processing. Display on the display device 3.

尚、解析モデル設定処理部１１、モデル解析処理部１２、表示処理部１４は、コンピュータによって処理される必要はなく、それぞれ専用のハードウェアにより実現されるものであってもよい。   The analysis model setting processing unit 11, the model analysis processing unit 12, and the display processing unit 14 do not need to be processed by a computer, and may be realized by dedicated hardware.

上述したモデル解析処理部１２で実行される熱流れ解析は、具体的には、図２に示す熱流れ解析ルーチンに従って処理される。   Specifically, the heat flow analysis executed by the model analysis processing unit 12 described above is processed according to the heat flow analysis routine shown in FIG.

このルーチンでは、先ず、ステップＳ１で、解析モデル設定処理部１１にて計算空間Ａ及び対象車両１００の形状モデルより解析モデルを設定する。   In this routine, first, in step S <b> 1, the analysis model setting processing unit 11 sets an analysis model from the calculation space A and the shape model of the target vehicle 100.

解析モデルを構成する計算空間Ａは、本形態では、一般的な温度試験室等と同等の容積に設定されている。   In this embodiment, the calculation space A constituting the analysis model is set to a volume equivalent to that of a general temperature test chamber or the like.

次いで、ステップＳ２で、対象車両１００の環境条件を設定する。環境条件は、例えば計算空間Ａの入口側の境界層に入口条件として入口速度を設定し、出口側の境界層に出口条件として出口圧を設定することで代用する。尚、計算空間Ａの入口、及び出口は、実際の温度試験室等と同一の条件に設定されている。   Next, in step S2, the environmental conditions of the target vehicle 100 are set. The environmental condition is substituted by setting an inlet velocity as an inlet condition in the boundary layer on the inlet side of the calculation space A and setting an outlet pressure as an outlet condition in the boundary layer on the outlet side, for example. The entrance and exit of the calculation space A are set to the same conditions as the actual temperature test chamber.

その後、ステップＳ３へ進み、天上境界層１０２に熱境界条件を設定する計算空間Ｂを生成する。尚、熱境界条件は、温度試験室等の天上に配設されている日射装置の熱放射に相当する温度及び熱流束である。   Then, it progresses to step S3 and the calculation space B which sets a thermal boundary condition to the top boundary layer 102 is produced | generated. The thermal boundary condition is a temperature and a heat flux corresponding to the thermal radiation of a solar radiation device disposed on the top of a temperature test chamber or the like.

ところで、通常の温度試験室等の天井に配設されている日射装置は、加熱源としてハロゲンランプ、メタルハライドランプや赤外線ランプ等の加熱用ランプを採用し、この加熱用ランプを備えるランプユニットを複数配列して太陽光に近似した特性の放射エネルギーを放射するようにしている。   By the way, a solar radiation device arranged on the ceiling of a normal temperature test room or the like employs a heating lamp such as a halogen lamp, a metal halide lamp, or an infrared lamp as a heating source, and a plurality of lamp units including the heating lamp are provided. Arranged to emit radiant energy with characteristics similar to sunlight.

図８に、ランプユニットの一般的な構造を示す。ランプユニット２１は、フィラメントを内装する加熱用ランプ２２と、反射鏡２３と、透明な前面ガラス２４とを有している。加熱用ランプ２２の後部には口金２５が設けられており、この口金２５に反射鏡２３の凹部の中央部分が固設されている。又、反射鏡２３の前面開口部に前面ガラス２４が装着されている。この反射鏡２３内は密閉された密閉空間２３ａを有しており、この密閉空間２３ａに加熱用ランプ２２が臨まされている。更に、この密閉空間２３ａに不活性ガスや空気等の気体が封入されている。尚、この密閉空間２３ａは常圧の空気で満たされている場合もある。   FIG. 8 shows a general structure of the lamp unit. The lamp unit 21 includes a heating lamp 22 in which a filament is housed, a reflecting mirror 23, and a transparent front glass 24. A base 25 is provided at the rear of the heating lamp 22, and the central portion of the concave portion of the reflecting mirror 23 is fixed to the base 25. A front glass 24 is attached to the front opening of the reflecting mirror 23. The reflecting mirror 23 has a sealed space 23a that is sealed, and the heating lamp 22 is exposed to the sealed space 23a. Further, a gas such as an inert gas or air is sealed in the sealed space 23a. The sealed space 23a may be filled with atmospheric pressure air.

図６に示すように、計算空間Ｂに設定される熱境界条件は、上述したランプユニット２１の構造に基づいてモデル化したものであり、密閉空間２３ａに相当する空間層１１１の下面に、透明な前面ガラス２４に相当する内側境界面１１２が生成されており、更に、この空間層１１１の上面に、加熱用ランプ２２に相当する外側境界面１１３が生成されている。又、この空間層１１１の側面に側面境界層１１４が生成されている。   As shown in FIG. 6, the thermal boundary condition set in the calculation space B is modeled based on the structure of the lamp unit 21 described above, and is transparent on the lower surface of the space layer 111 corresponding to the sealed space 23a. An inner boundary surface 112 corresponding to the front glass 24 is generated, and an outer boundary surface 113 corresponding to the heating lamp 22 is generated on the upper surface of the space layer 111. A side boundary layer 114 is generated on the side surface of the space layer 111.

空間層１１１は複層の計算格子で構成されており、この計算格子が、ランプユニット２１の密閉空間２３ａに対応している。   The space layer 111 is composed of a multilayer calculation grid, and this calculation grid corresponds to the sealed space 23 a of the lamp unit 21.

ところで、外側境界面１１３の放射熱量は、上述した日射装置の加熱用ランプ２２の放射熱に基づいて設定されている。又、空間層１１１の熱伝導率、及び高さδは、外側境界面１１３からの放射熱によって計算空間Ａの床面境界層１０１が受熱される温度に基づいて設定される。   By the way, the amount of radiant heat of the outer boundary surface 113 is set based on the radiant heat of the heating lamp 22 of the solar radiation device described above. Further, the thermal conductivity and the height δ of the space layer 111 are set based on the temperature at which the floor boundary layer 101 of the calculation space A is received by the radiant heat from the outer boundary surface 113.

この床面境界層１０１の受熱温度は予め設定されており、従って、空間層１１１の計算格子には、外側境界面１１３からの放射熱によって計算空間Ａの床面が設定温度となるような物性データを備える流体の物性データ、或いは固体の物性データによる解析モデルを選択すると共に、計算空間Ｂの高さδを設定する。尚、物性データとして流体の物性データを選択した場合は、粘性係数を大きく設定し計算格子内で熱対流が発生しないようにする。   The heat receiving temperature of the floor boundary layer 101 is set in advance, and accordingly, the physical properties of the calculation lattice of the space layer 111 are such that the floor surface of the calculation space A becomes the set temperature by the radiant heat from the outer boundary surface 113. An analysis model based on fluid physical property data or solid physical property data including data is selected, and the height δ of the calculation space B is set. When fluid property data is selected as the property data, a large viscosity coefficient is set so that thermal convection does not occur in the calculation grid.

又、計算格子に入力する物性データの密度は均一であるため、空間層１１１を１層の計算格子で構成しても同じ結果を得ることができる。更に、外側境界面１１３の放射熱が内側境界面１１２側へ伝達されると考えられるため、この計算格子は直交格子で生成することができる。   In addition, since the density of the physical property data input to the calculation grid is uniform, the same result can be obtained even if the spatial layer 111 is configured by a single calculation grid. Further, since it is considered that the radiant heat of the outer boundary surface 113 is transferred to the inner boundary surface 112 side, this calculation lattice can be generated by an orthogonal lattice.

又、内側境界面１１２は、透明な前面ガラス２４に対応させるべく、放射熱を透過させる透明な境界条件が設定されている。   The inner boundary surface 112 is set with a transparent boundary condition for transmitting radiant heat so as to correspond to the transparent front glass 24.

又、外側境界面１１３には、加熱用ランプ２２に対応する温度指定境界条件、及び熱流束指定境界条件を設定する。この場合、日射装置に取付けられている各加熱用ランプ２２は放射指向性が個々に設定されているため、温度指定境界条件、及び熱流束指定境界条件に、この放射指向性に対応する温度及び熱流束分布を設定する。更に、側面境界層１１４を断熱条件、すなわち、熱伝導量をゼロに設定する。   In addition, a temperature designation boundary condition and a heat flux designation boundary condition corresponding to the heating lamp 22 are set on the outer boundary surface 113. In this case, since each heating lamp 22 attached to the solar radiation device has a radiation directivity set individually, the temperature and the temperature corresponding to the radiation directivity are set in the temperature designation boundary condition and the heat flux designation boundary condition. Set the heat flux distribution. Furthermore, the side boundary layer 114 is set to a heat insulating condition, that is, the amount of heat conduction is set to zero.

その後、プログラムは、ステップＳ４へ進み、設定されたデータに基づいて、対象車両１００の車室内或いはエンジンルーム内の熱流れ解析を行い、ルーチンを終了する。   Thereafter, the program proceeds to step S4, performs heat flow analysis in the vehicle interior or engine room of the target vehicle 100 based on the set data, and ends the routine.

この解析結果は、表示処理部１４を介して表示装置３に表示される。表示装置３には、計算空間Ａ、及び車室内或いはエンジンルーム内の温度分布が、ポスト処理により温度毎に色分けして表示される。   The analysis result is displayed on the display device 3 via the display processing unit 14. On the display device 3, the temperature distribution in the calculation space A and in the vehicle compartment or the engine room is displayed in different colors for each temperature by post processing.

すなわち、ステップＳ４で実行される熱流れ解析では、図３に示すように、車両１００の環境条件として、計算空間Ａの入口側の境界層に入口速度を設定し、出口側の境界層に出口圧を設定すると共に、外側境界面１１３に加熱用ランプ２２に対応する温度指定境界条件、及び熱流束指定境界条件を設定し、計算空間Ａに熱流れを生じさせる。   That is, in the heat flow analysis executed in step S4, as shown in FIG. 3, as the environmental condition of the vehicle 100, the inlet velocity is set in the boundary layer on the inlet side of the calculation space A, and the outlet is set in the boundary layer on the outlet side. In addition to setting the pressure, a temperature designation boundary condition and a heat flux designation boundary condition corresponding to the heating lamp 22 are set on the outer boundary surface 113, and a heat flow is generated in the calculation space A.

その結果、表示装置３には、図７に示すような温度分布が表示される。計算空間Ａ内の温度分布は、通常の温度試験室等内で生じる温度分布とほぼ同じであり、従って、この計算空間Ａに入力された対象車両１００の形状モデルに対する熱流れ解析は、実際の温度試験室等で行う温度試験とほぼ同等の結果を得ることができる。   As a result, a temperature distribution as shown in FIG. The temperature distribution in the calculation space A is substantially the same as the temperature distribution generated in a normal temperature test room or the like. Therefore, the heat flow analysis for the shape model of the target vehicle 100 input to the calculation space A is an actual one. A result almost equivalent to a temperature test performed in a temperature test room or the like can be obtained.

このように、本形態では、天上境界層１０２上に日射装置をモデル化した計算空間Ｂを設定し、この計算空間Ｂを日射装置を構成するランプユニットの内部構造に対応する層構造としたので、計算格子数を増加することなく、既存の空力解析用メッシュモデルを用いて、実際の小空間内の温度分布とほぼ同一の温度分布を再現することができる。従って、解析対象物の冷却性能及び熱害状況等の温熱環境を正確に予測、評価することができる。   As described above, in this embodiment, the calculation space B in which the solar radiation device is modeled is set on the ceiling boundary layer 102, and the calculation space B has a layer structure corresponding to the internal structure of the lamp unit constituting the solar radiation device. Using the existing mesh model for aerodynamic analysis without increasing the number of calculation grids, it is possible to reproduce a temperature distribution substantially the same as the actual temperature distribution in a small space. Therefore, it is possible to accurately predict and evaluate the thermal environment such as the cooling performance of the analysis object and the heat damage situation.

尚、本形態による計算空間Ａを屋外フィールドとし、計算空間Ｂを、天空日射をモデル化して設定することで、屋外フィールドでの日射モデルを構築することができる。すなわち、空間層１１１を日射領域として設定し、この空間層１１１の外側境界面１１３を加熱源としての天空境界層（高温壁）とし、内側境界面１１２を透明な境界層とし、又、空間層（日射領域）１１１の高さδを微小な距離に設定する。更に、空間層１１１の計算格子に入力する物性データ（流体又は固体）の熱伝導率を極力小さく設定する。空間層１１１を流体領域とした場合、粘性係数を大きく設定して、領域内で熱対流が発生しないようにし、対流及び伝導による熱輸送を少なくする。屋外フィールド試験状態をシミュレーションする場合は、透明な境界層と天空境界層とを一緒に移動させる。   In addition, the solar radiation model in an outdoor field can be constructed | assembled by setting the calculation space A by this form as an outdoor field, and setting the calculation space B by modeling sky solar radiation. That is, the spatial layer 111 is set as a solar radiation region, the outer boundary surface 113 of the spatial layer 111 is a sky boundary layer (hot wall) as a heating source, the inner boundary surface 112 is a transparent boundary layer, and the spatial layer (Solar radiation area) 111 height δ is set to a minute distance. Furthermore, the thermal conductivity of the physical property data (fluid or solid) input to the calculation grid of the spatial layer 111 is set as small as possible. When the space layer 111 is a fluid region, the viscosity coefficient is set to be large so that heat convection does not occur in the region, and heat transport by convection and conduction is reduced. When simulating outdoor field test conditions, the transparent boundary layer and the sky boundary layer are moved together.

このように設定することで、天空境界層からの放射は透明境界層を通過することになるため、放射熱により透明な境界層が加熱されることが無くなる。又、天空境界層と透明境界層とで挟まれた空間層１１１の対流および伝導による熱輸送量を小さくすることで、天空境界層が高温であっても透明境界層周辺の雰囲気温度が上昇せず、計算空間Ａ内を自然な温度分布とすることができる。   By setting in this way, since the radiation from the sky boundary layer passes through the transparent boundary layer, the transparent boundary layer is not heated by the radiant heat. Also, by reducing the amount of heat transport by convection and conduction in the space layer 111 sandwiched between the sky boundary layer and the transparent boundary layer, the ambient temperature around the transparent boundary layer increases even when the sky boundary layer is hot. Instead, the calculation space A can have a natural temperature distribution.

熱流れ解析装置を示す機能ブロック図Functional block diagram showing the heat flow analyzer 熱流れ解析ルーチンを示すフローチャートFlow chart showing heat flow analysis routine 熱流れ解析の計算空間を示す概略側面図Schematic side view showing calculation space for heat flow analysis 熱流れ解析の計算空間を示す概略斜視図Schematic perspective view showing calculation space for heat flow analysis 図４のV部拡大図Part V enlarged view of FIG. 日射装置に対応して生成した計算空間の説明図Explanatory drawing of the calculation space generated corresponding to the solar radiation device 空力解析用メッシュモデルを用いて解析した温度分布の表示画像を示す説明図Explanatory drawing showing a display image of temperature distribution analyzed using a mesh model for aerodynamic analysis ランプユニットの断面側面図Cross-sectional side view of the lamp unit

符号の説明Explanation of symbols

１…解析装置、
２…入力装置、
３…表示装置、
１１…解析モデル設定処理部、
１２…モデル解析処理部、
１３…メモリ部、
１４…表示処理部、
２１…ランプユニット、
２２…加熱用ランプ、
２３ａ…密閉空間、
２４…前面ガラス、
１００…対象車両、
１０１…床面境界層、
１０２…天上境界層、
１０３…前面境界層、
１０４…後面境界層、
１０５，１０６…側面境界層、
１１１…空間層、
１１２…内側境界面、
１１３…外側境界面、
１１４…側面境界層、
Ａ，Ｂ…計算空間、
δ…高さ 1 ... Analyzer,
2 ... Input device,
3 ... display device,
11 ... analysis model setting processing unit,
12 ... Model analysis processing unit,
13: Memory part,
14 ... display processing unit,
21 ... Lamp unit,
22 ... heating lamp,
23a ... sealed space,
24 ... Front glass,
100: Target vehicle,
101 ... Floor boundary layer,
102 ... the top boundary layer,
103 ... front boundary layer,
104 ... rear boundary layer,
105, 106 ... side boundary layer,
111 ... spatial layer,
112 ... Inner interface,
113 ... Outer boundary surface,
114 ... side boundary layer,
A, B ... computational space,
δ ... height

Claims (6)

熱流れ解析を行うために、解析対象物の形状モデルを設置する計算空間を設定し、該計算空間に設定する各設定条件に基づいて前記解析対象物の熱流れ解析を行う熱流れ解析装置において、
前記計算空間の天上境界層上に、熱放射をモデル化した他の計算空間を設定し、
前記他の計算空間の上面に設けた外側境界面に前記熱放射の加熱源に対応する境界条件を設定し、
前記他の計算空間の下面に設けた内側境界面に透明な境界条件を設定し、
前記他の計算空間の前記外側境界面と前記内側境界面との間の空間層を予め設定されている物性データで設定する
ことを特徴とする熱流れ解析装置。 In a heat flow analysis apparatus for setting a calculation space in which a shape model of an analysis object is set in order to perform a heat flow analysis, and performing a heat flow analysis of the analysis object based on each setting condition set in the calculation space ,
On the top boundary layer of the calculation space, set another calculation space modeling thermal radiation,
A boundary condition corresponding to the heating source of the thermal radiation is set on the outer boundary surface provided on the upper surface of the other calculation space;
Set a transparent boundary condition on the inner boundary surface provided on the lower surface of the other calculation space,
A heat flow analyzing apparatus, wherein a space layer between the outer boundary surface and the inner boundary surface of the other calculation space is set with preset physical property data. 前記物性データは流体或いは固体の物性データである
ことを特徴とする請求項１記載の熱流れ解析装置。 2. The heat flow analyzing apparatus according to claim 1, wherein the physical property data is fluid or solid physical property data. 前記物性データは流体の物性データであり、該物性データ中の粘性係数を熱対流の発生しない値に設定する
ことを特徴とする請求項１記載の熱流れ解析装置。 2. The heat flow analyzing apparatus according to claim 1, wherein the physical property data is physical property data of a fluid, and the viscosity coefficient in the physical property data is set to a value at which thermal convection does not occur. 前記他の計算空間は複数配列のランプユニットを有する日射装置の前記熱放射をモデル化したもので、
前記外側境界面に設定する境界条件は前記ランプユニットの加熱用ランプに対応しており、
前記内側境界面に設定する境界条件は前記ランプユニットの前面ガラスに対応しており、
前記空間層は前記ランプユニットの前記加熱用ランプが臨まされている空間に対応している
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の熱流れ解析装置。 The other calculation space models the thermal radiation of a solar radiation device having a plurality of lamp units.
The boundary condition set on the outer boundary surface corresponds to the heating lamp of the lamp unit,
The boundary condition set on the inner boundary surface corresponds to the front glass of the lamp unit,
The heat flow analyzing apparatus according to claim 1, wherein the space layer corresponds to a space where the heating lamp of the lamp unit is exposed. 前記外側境界面に設定する境界条件には、前記ランプユニットに配設されている前記各加熱用ランプの放射指向性に対応した温度及び熱流束分布が含まれている
ことを特徴とする請求項４記載の熱流れ解析装置。 The boundary condition set on the outer boundary surface includes temperature and heat flux distribution corresponding to radiation directivity of each of the heating lamps arranged in the lamp unit. 4. The heat flow analysis device according to 4. 前記他の計算空間は天空日射をモデル化したものであり、
前記外側境界面に設定する境界条件を前記天空日射の加熱源とし、
前記内側境界面に設定する境界条件を透明とし、
前記空間層を設定する前記物性データの熱伝導率を小さく設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の熱流れ解析装置。 The other calculation space is a model of sky solar radiation,
The boundary condition set on the outer boundary surface is a heating source of the solar radiation,
The boundary condition set for the inner boundary surface is transparent,
The heat flow analysis apparatus according to claim 1, wherein the thermal conductivity of the physical property data for setting the space layer is set to be small.
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