解析特性
- 定常状態
- 2次元内部流れ
- 層流
- 非圧縮性流体
- 強制対流
参考文献
Holman, J.P., Heat Transfer, 5th Edition, McGraw-Hill, 1981.
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次元として近似される）が、レイノルズ数が50（シリンダー直径に基づく）の層流中に存在しています。シリンダー壁の温度は、流体のバルク温度より100K高い固定温度です。Autodesk Simulation CFD の液体流れと熱伝達の計算精度を検証するため、このモデルを解析します。
精度は2つのヌセルト数を比較することで評価します。一方は実験式で、もう一方は解析解を表す式です。Holmanの実験式 (1981年)によれば、ヌセルト数は次式で表されます：
ここで添え字"e"は実験を意味します。解析解を表す式は次の通りです。
ここで添え字"a"は解析を意味します。
- Qは流体への熱流束（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、hは熱伝達率です。
- Tcylはシリンダーの固定温度です。
- Tinは流入流体のバルク温度です。
ジオメトリと境界条件
結果
Re=50 (シリンダー直径に基づく値), Q=17.08 W, Pr=6.97および形状と境界条件のデータを使用して、以下の結果が得られました。
| ベンチマーク | 2014: ビルド 20130102 | 誤差 % | 2015: ビルド 20131223 | 誤差 % |
| Nue = 8.29 | Nua = 8.229 | 0.735 | Nua = 8.228 | 0.742 |