比エンタルピー — CAE用語解説

比エンタルピー h は内部エネルギーuと圧力仕事pvを合わせた量で、h = u + pv [J/kg] だよ。温度を変数にすると圧力変動の効果を別途扱わなきゃいけないけど、エンタルピーを使えば圧縮性流れの圧力仕事も含めて一つの式で表現できる。特にジェットエンジン内部のような高速・圧縮性流れでは比エンタルピーが必須の変数なんだ。

静エンタルピー h は温度と圧力だけで決まる熱力学的な量。全エンタルピー h₀ = h + V²/2 はそれに運動エネルギーを加えたもの。例えば超音速ノズルの解析では、全エンタルピーが保存されるから、流速が上がると静温度が下がるという関係を追跡できる。ロケットエンジンのノズル設計ではこの区別が非常に重要だよ。

3つ挙げるなら、圧縮性流れ（高マッハ数）、相変化を伴う流れ（蒸発・凝縮）、化学反応を伴う流れ（燃焼）だね。例えば鋳造シミュレーションでは金属が凝固する際に潜熱を放出するから、エンタルピーを使った定式化（エンタルピー法）なら温度が一定のまま固液界面が移動する現象を自然に扱える。

非圧縮性で相変化がない場合は、この温度ベースの熱伝導方程式でも十分だよ。

エンタルピー法と比熱の温度依存性は直結する概念だよ。

• エンタルピー法
• 比熱
• 温度

そうだね。マッハ数0.3以下なら非圧縮性でOK。それ以上ならエンタルピーベースの圧縮性ソルバーに切り替えることを検討してね。