| 授業のねらい |
| 物体間の温度差に介在する伝熱現象は基本的な熱伝導、流体の熱輸送に伴う対流熱伝達、そして物体の介在しない電磁波の形での放射伝熱の3形態となり、熱流の促進、抑制制御そして高効率熱交換技術は熱機関を始めとした機械工学に必然の技術要素であるのみならず、北海道のごとき寒冷地産業において必須の学術である。本授業は伝熱工学の基本として機構の全く異なる伝導伝熱、対流伝熱そして放射伝熱の物理的な機構を述べて、実用面における数値的な取り扱いを講義し、熱伝導、熱対流そして放射伝熱現象に対する数値解析を講義・習熟させることを目的とする。そして、伝熱工学の工学上のみならず学術上（高度数値解析）の重要性を周知・伝達。 |
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| 授業の目標 |
1.直角、円筒、球座標系の定常熱伝導方程式を理解して、夫々の場合の具 体的な温度場と熱流の算定が出来る。
2.内部熱源がある場合の各座標系における温度場と熱流の算定が出来る。
3.熱伝導形態係数の理解により、複雑な場の熱流解散が出来る。
4.陽、陰解法を理解することにより、二次元、非定常熱伝導計算と解析が 可能となる。
5.対流方程式の無次元化による現象の掌握と差分計算の概要がつかめる。
6.非線形慣性項の処理が理解できる。
7.圧力方程式を用いた境界層方程式の直接数値解析の概要が理解でき、解 析可能となる。
8.放射伝熱機構の理解と具体的な形態係数の解析により熱計算が出来る。 |
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| 授業計画 |
１．熱伝導伝熱
１．１体積要素法による直角、円筒、球座標系三次元熱伝導方程式
１．２内部発熱源を考慮した場合の一次元定常熱伝導
１．３複雑な場における熱伝導形態係数
１．４二次元定常熱伝導
１．５非定常一次元熱伝導
１．６非定常二次元熱伝導の陰および陽解法による数値解析
２．対流伝熱
２．１二次元対流エネルギー式、連続式と運動量式
２．２対流基礎方程式への無次元数の導入と無次元化
２．３積分法を用いた強制および自然対流熱伝達の近似解析
２．４渦度法による数値解析
２．５対流基礎方程式の通常格子体積要素法による離散化
２．６非線形慣性項の風上差分近似
２．７圧力方程式と対流方程式をリンクさせた直接数値解析
２．８スタガー格子体積要素法による対流方程式の離散化
２．９ヌセルト数
３．放射伝熱
３．１熱放射原理：M.Plankの放射エネルギー則とWienの変位則
３．２Stefan-Bolzmann 則
３．３Kirchhoff 則
３．４伝熱面間の放射形態係数と数値解析
３．５放射伝熱の演習
４．熱交換器 |
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| 教科書及び教材 |
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| 参考書 |
伝熱概論 甲藤 好郎 著 養賢堂
伝熱学概論 佐藤 俊 著 文献社 |
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| 成績評価方法 |
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| 履修条件等 |
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| 教員からのメッセージ |
| 毎年、１，２，３の全てを講義出来ないため、熱伝導論、放射熱伝達論、対流熱伝達論のいずれかを希望に応じて選択して講義する。数値解析の多様性と重要性を、さらにその有効性を認識すること。 |
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| その他 |
| 毎年、１，２，３の全てを講義出来ないため、熱伝導論、放射熱伝達論、対流熱伝達論のいずれかを希望に応じて選択して講義している。 |
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