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輻射を考慮した直方体領域内の自然対流

更新:2017/6/1
OpenFOAM 4.x

ケース

$FOAM_TUTORIALS/heatTransfer/buoyantSimpleFoam/hotRadiationRoom

概要

直方体領域に置かれた温度 500 K の発熱体(領域 box)の周りの定常流れを計算します。下面(領域 floor)、上面(領域 ceilling)は温度 300 K、側面(領域 fixedWalls)は熱的に解放され熱が逃げられるものとします。ただ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

解析では輻射(放射)が考慮されます。輻射の設定はファイル constant/radiationProperties で以下の様にして指定します。

radiation on;
radiationModel  P1;
solverFreq 1;

absorptionEmissionModel constantAbsorptionEmission;
constantAbsorptionEmissionCoeffs
{
    absorptivity    absorptivity    [0 -1 0 0 0 0 0] 0.5;
    emissivity      emissivity      [0 -1 0 0 0 0 0] 0.5;
    E               E               [1 -1 -3 0 0 0 0] 0;
}

scatterModel    none;
sootModel       none;

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 Z 軸負方向を指定します。

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

メッシュは以下の通りで、メッシュ数は104000です。

メッシュ メッシュ
メッシュ(発熱体付近) メッシュ(発熱体付近)

計算結果は以下の通りです。

温度(T) 温度(T)
XZ 面(Y=1)での流速(U) XZ 面(Y=1)での流速(U)
XZ 面(Y=1)での温度(T) XZ 面(Y=1)での温度(T)
XY 面(Z=0.25)での流速(U) XY 面(Z=0.25)での流速(U)
XY 面(Z=0.25)での温度(T) XY 面(Z=0.25)での温度(T)

計算結果から発熱体部分で上昇気流が起き、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/buoyantSimpleFoam/hotRadiationRoom hotRadiationRoom
cd hotRadiationRoom

blockMesh
buoyantSimpleFoam

paraFoam

計算時間

8分52.11秒 ※シングル、Inter(R) Core(TM) i7-2600 CPU @ 3.40GHz 3.40GHz