熱伝導方程式

熱伝導方程式を、OneLab GetDPで解く例題を示す。

DefineConstant

DefineConstant[
  Flag_AnalysisType = {2, Choices{ 0="Steady-state", 2="Transient"},
    Name "Parameters/0Type of analysis"}
];

今回は、Gmshのメニューで静解析、過渡解析を選択できるようにする。そのためのメニューはこのようにDefineConstantオブジェクトで指定する。 このメニューを利用することにより、Flag_AnalysisTypeという変数に0:Steady-state、2:Transientが代入され、後でそれを使って解析を選択できる。

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16に静解析、つまり時間発展の最終解を示す。

これを元に、Gmshを用いて色々パラメータを変更して試して欲しい。

Figure 16: 静解析による温度の空間分布。時間発展解の最終的に収束する解である

 


ここでは、熱伝導方程式を過渡解析と静解析とで解いていく。

 

支配方程式

 

\begin{equation} \rho C_p \frac{\partial T}{\partial t} + \nabla \cdot ( \kappa \nabla T ) = Q, \tag{17} \end{equation}

ここで、

$T, Q, \rho, C_p, \kappa$ はそれぞれ温度、発熱量、質量密度、熱容量、熱伝導率を示す。 いつものとおりに、この方程式を弱形式に変形していく。

試験関数$w$を両辺に掛け体積積分を課し、ベクトル演算公式を用いると、弱形式を得る。

\begin{equation} \int_v \rho C_p \frac{\partial T}{\partial t} w\ dv + \int_v \kappa \nabla T \cdot \nabla w \ dv = \int_v wQ\ dv, \tag{18} \end{equation}

 


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