温度勾配 — CAE用語解説

カテゴリ: 用語集 | 2026-01-15
CAE visualization for temperature gradient - technical simulation diagram

温度勾配

🧑‍🎓

熱応力解析で「温度勾配が大きい場所でクラックが入った」と報告書にありました。温度勾配と熱応力はどう関係するんですか?

🎓

温度勾配 ∇T は「温度が空間的にどれだけ急変しているか」(K/m)。勾配が大きい=近い場所で膨張量が異なる=熱応力が発生する。例えばエンジンのシリンダヘッドで燃焼室面500℃、冷却水路面100℃なら、数mmに400℃の差があり膨大な熱応力が生じてクラックの原因になるんだ。

定義

🧑‍🎓

フーリエの法則の q = -k∇T って、温度勾配と熱流束が直結してるんですね?

🎓

そう。熱は温度勾配の方向(高温→低温)に流れ、勾配が大きいほど熱流束も大きい。だから温度勾配は「熱がどこにどれだけ流れるか」と「どこに熱応力が集中するか」の両方を教えてくれる万能指標なんだよ。

熱解析における役割

🧑‍🎓

FEMの結果で温度勾配を確認するにはどうすればいいですか?

🎓

多くのFEMソルバーでは熱流束ベクトルを出力できるから、q/k で温度勾配が逆算可能。Ansysなら「Thermal Gradient」を直接出力できるよ。コンター図で温度勾配が大きい場所を可視化すると、熱応力の危険箇所が一目瞭然だ。

🎓

温度勾配∇Tはこの方程式の核心にある量だ。

$$ \rho c_p \frac{\partial T}{\partial t} = \nabla \cdot (k \nabla T) + Q $$

関連用語

🧑‍🎓

温度勾配の関連概念を教えてください。

🎓

フーリエの法則と熱流束・熱応力はセットで理解すべきだよ。

🧑‍🎓

温度勾配のコンターで熱応力の危険箇所がわかるんですね。解析後に確認する癖をつけます。

🎓

温度勾配を緩和する(=温度差を滑らかにする)のが熱応力低減の王道。フィレット追加や中間材質の挿入が有効だよ。

CAE用語の正確な理解は、チーム内のコミュニケーションの基盤です。 — Project NovaSolverは実務者の学習支援も視野に入れています。

温度勾配の実務で感じる課題を教えてください

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