Fluid Dynamics
Coupled with Heat Equation-6

下に、領域の要素分割と、t=1000sec時の速度ベクトル、Streamfunction、温度分布を示します。


20x20による要素分割

速度ベクトル

Streamfunction

温度分布
計算は、t=約1000secで定常に到達しました。結果をみると、両側面で水が上方向に流れているのが確認できます。そして、領域の中程では、下向きに大きな流れが現われています。

熱は、右側面から左側面へ流れます。つまり、右側面で供給された熱は、領域の中程の上部で、領域の左半分へ伝えられていることになります。温度分布を見ると、その状況がよく観察できます。また、粘性係数と熱伝達係数が定数であるため、結果は左右対称になっています。

Streamfunctionの図で、青色は反時計方向の回転の流れを、そして黄色は時計方向の回転の流れを意味します。

領域の右側面の温度を変えたときの状況も計算しましたので、紹介します。下に、右側面の温度を摂氏7度と9度の場合のStreamfunctionを表示します。両方とも、t=約800secで定常に達しました。


左側面0度、右側面7

左側面0度、右側面9

計算上のテクニックについて、述べておきます。第2粘性係数は、粘性係数の109倍を用いました。これより大きな値を使うと、計算結果に小さな振動が現われます。多分、107倍でも、計算結果に大きな変化はないと思います。
Upwind法が威力を発揮している場所は、領域の右下と左下です。Added viscosity が不十分だと、この領域の温度分布に小さな振動が現われます。プログラム中のC1の値を大きくすると振動は止まります。経験上、4-noded iso-parametric 要素では、C1=1.2が妥当な数値です。

BACK NEXT
Menu Govern FEM 2nd Visco DCF Cylinder /Heat Lub