加熱シリンダ周りの2次元水流れ

解析特性

• 定常状態
• 2次元内部流れ
• 乱流
• 非圧縮性流体
• 強制対流
• 水

参考文献

Kreith, F., Principles of Heat Transfer, 3rd Edition, Intext Educational Publishers, 1973, p. 468.

問題の説明

長さ無限の軸を持つ円形シリンダー（そのため2次元として近似）が、シリンダー直径に基づいたレイノルズ数1.0e5の水の流れに浸されています。シリンダー壁は、固定温度です。このケースは、Autodesk Simulation CFD の水流れと計算の精度を確認するために解析します。

Autodesk Simulation CFD シミュレーションの精度は、ヌセルト数の 2 つの式を比較することで検証します。1 つは実験式で、もう 1 つは解析解を表す式です。比較のための実験式には、Kreithの実験式(1973年)を使用します。

ここで添え字"e"は実験を意味します。式中のプロパティは、境膜温度で決定されます。

Autodesk Simulation CFD の計算では、次を使用します。

ここで添え字"c"は計算を意味します。

• Q は流体への熱伝達（ワット）です。
• L およびDはシリンダーの長さ（奥行き方向へ単位長さ）と直径です。
• k は流体の熱伝導率です。
• h は熱電脱率です。
• Tcyl はシリンダーの固定温度です。

ジオメトリと境界条件

下図の寸法はインチで表されています：

結果