[Re:03] Reboot : ゼロから始める OpenFOAM @ windows トイレの換気も頭つかってくれよ その2(二次元改善編)

前回、早とちりもあってモデルに無理があったので、今回は単純に作り直しました。とはいえ、FreeCAD の練習も兼ねたモデルなので、二次元といいながら、厚みがそこそこあります。


モデルコンセプト

勘違いも解けたので、シンプルなモデルに変更しました。面の区別の都合で、換気扇、窓、ドア、の三部分が突出してます。若干長さがあるようですが、まぁ大丈夫だろう、という感じです。厚味がある以外は、標準的な方かもしれません、いかがでしょう。

計算条件

詳細は場当たり的に設定したので、おおよその雰囲気と受け止めてください。
部屋の置き差は、長さ 10 m 、 高さ  2m、くらい。
トイレ室内の周囲の壁は静止壁で、それ以外は滑り壁
換気扇は 高さ 40 cm くらいで 10 m/s の流速指定
窓とドアは、自由流入出にしようと思いましたが、静圧 0 Pa 指定にしてみました。
それ以外はほぼデフォウルト設定

計算結果

解釈(注:計算条件は十分には検討されていません。念のため)

計算開始直後は、上の図のように流れはじめの影響が全計算域に現れていますが、計算の終盤に近づくと、窓の換気扇に近い側から、換気扇にな晴れ混んでいる様子が見られます。部屋の大部分は、流線がありますが、流速は非常に小さくなっています。流線が蛇行しているのは、もうかなり流速は小さいということでしょう。

気になるところは、前回の失敗と同様に、換気扇の流れに巻き込まれて、窓下半分からの流れは若干強くなってきているように見えるところです。いえ、コンターを見ると、やっぱり絶賛加速中のようです。

計算の結果としては、換気扇をつけても、窓とドアを開けていると、そのほとんどは、換気扇と窓の最短距離を通って空気が流れるだけで、換気の観点からはイマイチということがわかります。せっかく電力をつぎ込んでも、直ぐ下の窓から吸い込んで吸い出すだけなら、あんまり有効とはいえず、はっきりいって、エネルギーの無駄、です。しかも、その流れは窓の上半分に集中しています。

あれ!衝撃波!?

さてこちらは、計算の最終局面です。へやのまんなかあたりで、まるで衝撃波であるかのような流線の密集した線が見られます。でもご安心ください。投影図で見ると、厚さ方向に流線が歪曲しているだけです。流速が遅いこともあってか、計算が進むにつれて、計算誤差による三次元性の方が、計算の流れよりも大きくなってしまったのでしょうか。実際なら、エネルギー消散や、現実には流れの揺らぎのようなものなのでしょうか。どっちにしてもおかしなことが起こり始めています。二次元計算といいながら、ちょっと厚みを持たせると、ややこしくなってくるという感じです。実際この後、発散してしまったようです。多分それは、上述の加速の結果、流速が、とっても大きくなってしまったからのようです。速度が桁違いに大きくなってしまっています。