熱流体解析による混合流れの数値シミュレーション
概要
本記事では、オープンソースCFDソフトウェア OpenFOAM を用いて、熱流体の混合流れを解析した事例を紹介します。OpenFOAM バージョン 4.1 を利用し、buoyantBoussinesqSimpleFoam ソルバーで定常熱流体解析を実施しました。
解析対象と基本条件
対象ケース
- 2つの異なる入口条件（温度と流速）を持つ流体の混合
- 温度差の影響を含む熱流体挙動の把握
物性値
- 密度：1000 kg/m³
- 動粘性係数：1.0e−6 m²/s
- 比熱、熱伝導率は熱流体挙動を考慮した値設定
境界条件例
- inlet1：0.5 m/s、293 K
- inlet2：0.8 m/s、313 K
- outlet：開放条件
解析設定
乱流モデル
- 標準 k–ε モデル（RAS）を適用し、乱流効果を考慮した解析を実施
数値手法
- 圧力–速度連成：SIMPLE 法
- 離散化：Bounded Gauss upwind などの安定性重視スキームを選択
計算手順（概要）
- 作業ディレクトリの作成
- メッシュ生成
- 各種設定ファイル（boundary 〜 solver 設定）の編集
- 並列計算用に領域分割（decomposePar）
- 計算実行
結果の可視化
計算終了後は ParaView などの可視化ツールを用いて、
- 温度コンター
- 速度分布
- 乱流変数
などを確認し、熱流体混合挙動を評価します。
