이차운열전도 실험

소개

기계공학 실험입니다.

목차

1. 실험목적
2. 이론적 배경
3. 실험방법 및 장치
4. 실험결과 및 분석
5. 고 찰

본문내용

1. 실험목적

한 면이 가열되고 다른 면은 등온 된 3차원 평면 전도체에서 각 그리드 점에서 실험적으로 온도를 측정하고 이 데이터와 그리드를 생성하여 계산한 결과를 비교하여 실험값과 해석결과가 어느 정도의 차이가 있는가를 비교하고 그 차이가 나는 원인을 분석해 봄으로써 열전도의 기본원리와 수치해석에 대한 능력을 배양함에 그 의의를 둔다.

2. 이론적 배경

(1) 방정식 유도
가. 열전도 방정식의 유도
*직각좌표계를 사용하는 열전도방정식의 유도
밀폐계인 요소체적에 에너지 보존법칙 적용
*일정고체로 구성되는 밀폐계 체적: 밀도:
열역학 제1법칙
계로 전달되는 열량:
고체내부에서 발생되는 열량:
고체는 비압축성으로 계에로의 일은 없다
따라서 계내의 내부에너지 변화=계로의 열전달+계내부의 열발생
양변을 로 나누고 가 매우 적다면 가 된다.

이 계의 질량은 고정되어 있으므로

비압축성고체이므로


이 식을 요소체적 에 적용하면 V=
-----(1)
온도 T는 시간에 대한 함수인 동시에 공간좌표 의 함수이므로 도함수는 편미분이다.
: 체적의 경계를 통과하는 전도에 의한 열전달
*면을 통과하는 열유입율(rate of heat inflow=inflow heat flux)

*면을 통과하는 열유출율(outflow heat flux)

방향으로의 실제 열유입율
이 방정식은 고체 내부에서의 온도분포를 기술한다.
열확산계수와 고체내부 온도변화와의 연관성을 이 방정식으로부터 알 수 있으며,
열확산계수는 내부 열발생이 없을 때 고체내부의 온도변화에 영향을 주는 유일한 물리적 물성이다. 열확산계수는 열전도계수의 체적열용량에 대한 비로써 가 클수록 온도변화가 더 빨리 고체를 통해서 전파됨을 의미한다.
정상상태(시간의 변화에 따른 온도변화가 없는 경우)이면서 내부 열발생이 없는 경우

참고자료

· 없음