例題12

浴槽内の強制対流と自然対流の複合流れの解析

浴槽内の追い炊きを想定した流れを解析します。25[deg]の水に50[deg]の流体を強制的に流しこみます。
浮力を考慮し、強制対流と自然対流による複合的な流れを解析します。
温度分布や流速ベクトルを解析結果として見ることができます。
表に記載されていない条件はデフォルトの条件を使用します。

項目	条件
ソルバ	流体解析[Bernoulli] 熱伝導解析[Watt]
解析の種類	流体解析：過渡解析熱伝導解析：過渡解析
層流/乱流	乱流をチェック
オプション	浮力を考慮する(自然対流)をチェック
壁表面の積層メッシュ設定（全体設定）	自動生成パラメータ想定温度差：25[deg] 必要に応じてピラミッドが含まれる手法で生成するをチェック
メッシュ設定	標準メッシュサイズ:0.05[mm]
詳細設定	緩和係数（K,ε） 0.9

タブ設定

設定項目

条件

過渡解析

表

No.	ステップ数	出力間隔	時間ステップ[s]
1	60	1	1

浴槽ないの水（Water)をソリッドボディで定義します。

流入出口の形状を作成し、下側から高温の水が流入し、中央から自然流出するように流入（強制流入：流量指定）と流出(自然流出）を設定します。

水の表面は、空気から拘束を受けず、液面が変化しないと仮定し、スリップ壁とします。

ボディ No./ボディタイプ	ボディ属性名	材料名	メッシュサイズ
0/Solid	Water	001_水※	0.05

※材料データベースを利用

境界条件名/トポロジ	タブ	境界条件の種類	条件
Inlet	熱流体	流入	流入強制流入　流量指定 4.0 X 10-4 [m3/s] 流入温度：直接指定　50[deg)
Outlet	熱流体	流出	流出自然流出
SlipWall	熱流体	スリップ壁	スリップ壁積層メッシュの設定境界条件毎に指定する積層メッシュを生成しない

温度分布を示します。

カラーバーの温度の範囲は25[deg]、35[deg]で設定しています。

最初は高温の水が底面を沿って流れ、側面に到達した温度の高い水が、その後、浮力により上昇して温度の高い領域が広がっていく様子がみられます。

参考として、浮力を考慮しない場合の温度分布も示します。