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直方体領域内の自然対流(非定常)

更新:2017/6/1
OpenFOAM 4.x

ケース

$FOAM_TUTORIALS/heatTransfer/buoyantPimpleFoam/hotRoom

概要

中央部のみが高温な床面を持つ直方体領域内での自然対流を0秒から2000秒まで計算します。流体は圧縮性として解かれ、密度分布の差による浮力が考慮されます。

床面(領域 floor)の温度を 300 K とし、その中央部(赤色部)のみ 600 K とします。天井は 300 K で固定、側面は熱的に解放され熱が逃げられるものとします。ただし流れとしては6面ともすべり無し壁とし、解析領域への流体の流入出は無いものとします。

モデル形状 モデル形状

高温部の設定はユーティリティー setFields を使って行います。高温部の位置、温度はファイル system/setFieldsDict で以下の様にして指定します。

defaultFieldValues
(
    volScalarFieldValue T 300
);
regions
(
    boxToFace
    {
        box (4.5 -1000 4.5) (5.5 1e-5 5.5);
        fieldValues
        (
            volScalarFieldValue T 600
        );
    }
);

また重力加速度の大きさ、方向はファイル constant/g で以下の様にして指定します。

dimensions      [0 1 -2 0 0 0 0];
value           (0 -9.81 0);

メッシュは以下の通りで、メッシュ数は4000です。

メッシュ メッシュ

計算結果は以下の通りです。

最終時刻での流速(U) 最終時刻での流速(U)
最終時刻での温度(T、メッシュベースでの描画) 最終時刻での温度(T、メッシュベースでの描画)

計算結果から領域中央部で上昇気流が起き、自然対流が発生していることがわかります。

実行コマンド

cp -r $FOAM_TUTORIALS/heatTransfer/buoyantPimpleFoam/hotRoom hotRoom
cd hotRoom

blockMesh
setFields
buoyantPimpleFoam

paraFoam

ユーティリティー setFields で指定領域に温度設定をしています。

計算時間

24.05秒 ※シングル、Inter(R) Core(TM) i7-2600 CPU @ 3.40GHz 3.40GHz