【流体】＜解析事例２＞自動車ヘッドライトの水膜(くもり)の発生と凝固・融解解析

2021年09月16日

FLOEFDでは、LEDオプションを使用することにより水膜の発生、凝固・融解の状態を解析することが可能です。
今回の流体コラムではLEDオプションを使用して自動車ヘッドライトの水膜(くもり)の発生と凝固・融解を解析した事例を紹介します。

解析概要

今回の解析例では、前回と同じヘッドライトのモデルを使用し、3,600秒の物理時間で水膜の発生と凝固・融解の解析を行います。

以下のように環境が変化します。

• 車が外気温が低く、湿度が高い環境におかれている: 凝固が開始
• 750秒後にLEDsがスイッチオン
• 20分後（1200秒後）エンジンとライトがスイッチオン: 融解が開始

図表1 解析モデル

解析条件

■熱源(H7 bulb)
　・発熱量：55 W
　・放射スペクトル：黒体for T=2900 C
　・バルブ内ガス充填：Krypton,P＝202650 Pa

■熱源(LED marker lamps)
　・電流：0.7A

■環境条件
　1)車の外気温が低く、湿度が高い環境におかれている: 凝固が開始
　2)750秒後にLEDsがスイッチオン
　3) 20分後（1200秒後）エンジンとライトがスイッチオン: 融解が開始

図表2 環境条件

■材料特性

図表３材料特性

■解析実行概要

図表４解析実行概要

計算結果

■水膜厚さと温度の時間変化

図表５水膜厚さと温度の時間変化

■相対湿度と流体温度

図表６相対湿度と流体温度

■水膜温度の時間変化

図表７水膜温度の時間変化

■水膜厚さの時間変化

図表８水膜厚さの時間変化

■凝縮水膜フェーズの時間変化(0:液体、1:固体)

図表９凝縮水膜フェーズの時間変化

まとめ

FLOEFDのLEDオプションを活用した解析事例として水膜(くもり)の発生と凝固・融解の解析例を紹介いたしました。解析結果としてヘッドライトの表面における水膜発生～凝固・融解の分布の時刻歴結果を確認できました。

[From K.Okano]


解析およびメッシュ設定	40 min
ふく射モデル	Monte Carlo,2000万rays
メッシュ生成	1 min
メッシュ数	200,000 cells
解析時間	1 day
解析物理時間	60 min
使用CPU	Intel Xeon 3.3 GHz 8 cores

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