共役熱伝達（CHT） — トラブルシューティング集

それは界面マッピングの設定ミスが最も疑わしい。まず界面がちゃんとcoupled wallとして認識されているか確認しよう。Fluentなら境界条件でwallタイプがcoupledになっているか、STAR-CCM+ならContact Interfaceが正しく生成されているかをチェック。

non-conformal interfaceで、マッピング先が見つからないfaceが存在する場合がある。Fluentのmesh interfaceでorphan faceが報告されていないか確認。STAR-CCM+ではContact設定のTolerance値が小さすぎて界面が部分的にしか接続されていないケースがある。

CHTでよくある症状だ。原因と対策を整理しよう。

FluentのPseudo Transient設定は定常CHTの収束改善にかなり効果的だ。Time Scale FactorをAutoにしておけば、ソルバーが自動的に適切な擬似時間刻みを選んでくれる。特に発熱量が大きい問題で有効だよ。

まず乱流モデルの妥当性を疑おう。標準k-εは衝突噴流領域や再付着点付近で熱伝達を過小評価する傾向がある。SST k-ωモデルやRealizable k-εモデルに切り替えてみよう。$y^+$が十分小さい（1以下）ことも再確認すること。

固体側の熱伝導率が正しいか、界面の接触熱抵抗が考慮されているか、流体の物性値（特にPrandtl数に効く粘度と熱伝導率）が正確かを順にチェックする。また、2D軸対称で解いている場合に実は3D効果が重要なケースもある。最終手段としてLES（Large Eddy Simulation）を検討する価値があるよ。