[기계공학실험A+보고서]온도실험수치해석

목차

1) Plot the 1-D temperature profile with analytical solution (temperature vs fin length)
2) Derive a discrete equation with the energy balance method and plot the temperature profile with Finite Differential Method (FDM) (Temp. vs (x, y))
3) Compare ‘1-D temperature profile’ with ‘temperature profile by FDM’ and comment about the results. (Explain why the temperature distribution can be assumed as 1-D)

참고문헌

본문내용

그림 12.를 통해 fin에서의 행 방향 온도는 일정하다는 사실을 확인할 수 있다. 이를 정량적으로 확인해보면 중간의 행에서 모서리에 위치한 노드의 온도는 45.170, 내부에 위치한 노드의 온도는 45.176로 오차가 0.006였다. FDM을 이용한 온도 분포를 구할때는 정상상태에서 base의 온도가 로 설정하였기 때문에 열전달은 주로 열 방향(y축)으로 일어난다. 그리고 실험에서 사용한 fin은 열전도도가 높고, 두께가 0.002m로 얇아 옆면에서의 대류에 의한 열전달은 전도에 의한 열전달이나 정면에서의 대류에 의한 열전달보다 그 값이 현저하게 작아, 이 값을 무시하여 온도분포를 1-D로 가정할 수 있게 된다.
위의 가정을 이용해 analytical solution과 numrical solution을 같이 나타내 그 값을 비교하였으며, numerical solution의 최대 오차를 작게 설정할수록 점점 더 analytical solution과 일치함을 확인할 수 있었다.

참고 자료

서울대학교 기계항공공학부, 기계공학실험 2 온도 실험 매뉴얼, 서울대학교, pp 93~117
Incropera, F. P. & DeWitt. D. P. 『Fundamentals of heat and mass transfer』, JOHN WILEY & SONS (6th edition), pp 141~146