複数の固体・流体の間の熱伝達
ケース
$FOAM_TUTORIALS/heatTransfer/chtMultiRegionFoam/multiRegionHeater
概要
上部領域には空気、下部領域には水が満たされた解析領域を考えます。上下の領域は固体領域で区切られています。固体領域底部には発熱体が設定されているとして系全体の温度、流れを0秒から100秒まで計算します。領域は以下の様な5つの部分領域から構成されます。
モデル形状（領域 heater）
モデル形状（領域 leftSolid）
モデル形状（領域 rightSolid）
モデル形状（領域 bottomWater）
モデル形状（領域 topAir）
領域 topAir では X 最小面から流速 0.1 m/s で空気が流入し、X最大面から流出するものとします。また領域 bottomWater では X 最小面から流速 0.001 m/s で水が流入し、X最大面から流出するものとします。
領域 heater の底面は温度 500 K で固定、それ以外の解析領域外との境界温度は 300 K としています。各部分領域間には熱伝導条件が設定されていますが、領域 heater と領域 leftSolid の間にのみ熱伝導率を持つ層を設定しています。これによって領域 heater と領域 leftSolid の間では熱が伝わりにくくなっています。
解析後、ユーティリティー paraFoam を使用して各部分領域用の .OpenFOAM ファイルを生成します。可視化する場合は ParaView 起動後、メニューの [File]-[Open] から各 .OpenFOAM ファイルを開いて可視化します。
部分領域を全て読み込んだ状態
メッシュは以下の通りで、全体のメッシュ数は3000です。
メッシュ（領域 heater）
メッシュ（領域 leftSolid）
メッシュ（領域 rightSolid）
メッシュ（領域 bottomWater）
メッシュ（領域 topAir）
計算結果は以下の通りです。
固体領域の温度（T）
XY面での温度（T）
空気側のXY面での流速（U）
水側のXY面での流速（U）
実行コマンド
cd multiRegionHeater
blockMesh
topoSet
splitMeshRegions -cellZones -overwrite
rm -f 0*/heater/{nut,alphat,epsilon,k,U,p_rgh}
rm -f 0*/leftSolid/{nut,alphat,epsilon,k,U,p_rgh}
rm -f 0*/rightSolid/{nut,alphat,epsilon,k,U,p_rgh}
changeDictionary -region bottomWater
changeDictionary -region topAir
changeDictionary -region heater
changeDictionary -region leftSolid
changeDictionary -region rightSolid
decomposePar -allRegions
mpirun -np 4 chtMultiRegionFoam -parallel
reconstructPar -allRegions
paraFoam -touchAll
paraFoam
paraFoam コマンドで ParaView が起動した後、メニューの [File]-[Open] から各 .OpenFOAM ファイルを開く必要があります。
計算時間
1分10.38秒 ※4並列、Inter(R) Core(TM) i7-2600 CPU @ 3.40GHz 3.40GHz