潜熱 — CAE用語解説
潜熱
先生、潜熱って相変化の解析で出てきますよね。CAEではどう扱うんですか？
定義
まず定義を教えてください。
潜熱は、物質が相変化（融解・凝固・蒸発・凝縮）するときに吸収または放出する熱エネルギーだ。温度は変化せずにエネルギーだけが出入りするのが特徴。水の融解潜熱は334kJ/kgで、同じ量の水を1℃上げるのに必要な4.2kJの約80倍もあるんだ。
そんなに大きいんですか！鋳造で重要そうですね。
まさに。鋳造シミュレーションでは溶湯が凝固するときに潜熱を放出するから、これを無視すると凝固時間の予測が全然合わない。アルミの凝固潜熱は約390kJ/kgで、凝固過程の温度履歴に大きな影響を与えるんだ。
熱解析における役割
FEMではどうモデル化するんですか？
温度依存の比熱に潜熱をピーク状に加える「見かけ比熱法」か、エンタルピー法が一般的だよ。見かけ比熱法は融点付近で比熱を非常に大きくすることで潜熱効果を再現する。実装が簡単だけど、温度範囲の設定にコツがいるんだ。
ピークの幅をどう決めるんですか？
純金属は融点がシャープだから狭い範囲（±2〜5℃）に設定する。合金は液相線と固相線の間に温度範囲があるから自然に決まる。ピークが狭すぎると時間刻みを極端に小さくしないとピークを飛ばしてしまうから注意だよ。
関連用語
関連する用語を教えてください。
潜熱の扱い方で凝固解析の精度が変わるんですね。見かけ比熱法、試してみます。
まずは純物質の凝固問題（ステファン問題）の解析解と比較するのが定番の検証方法だよ。
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