ニュートンの冷却法則 — CAE用語解説
ニュートンの冷却法則
先生、ニュートンの冷却法則って熱伝達の基本ですよね？
定義
定義を教えてください。
ニュートンの冷却法則はq=h(T_s-T_∞)で、表面からの熱流束qは熱伝達率h[W/(m²K)]と表面温度T_sと周囲温度T_∞の差に比例する。CAEの熱解析で対流境界条件を設定するときに使う基本式だよ。
熱伝達率hの値はどう決めるんですか？
自然対流でh≈5〜25、強制空冷でh≈25〜250、水冷でh≈500〜10,000（全てW/(m²K)）。正確にはヌセルト数Nuの相関式（チャーチル-チューの式など）から算出するか、CFDで直接計算するんだ。
熱解析における役割
CAEではどう使いますか？
FEMの熱解析で表面にh×(T-T_∞)の対流境界条件として設定する。CFDなしで簡易的に放熱を評価できるから、設計初期のスクリーニングに便利。h=10W/(m²K)で自然空冷、h=50で強制空冷の概算ができるよ。
CFDで直接計算する場合と何が違いますか？
hを一定と仮定するのがニュートン冷却法則の限界。実際は場所によってhが大きく変わる（流れの当たる場所は高く、よどみ点は低い）。局所的な温度分布が重要な場合はCFDのCHT（共役熱伝達）で直接解く方が正確だよ。
関連用語
関連する用語を教えてください。
hの概算値を覚えておけば、初期検討がすぐできますね。
空冷h=10、水冷h=1000、この2つだけ覚えておけば桁の感覚はつかめるよ。
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