混合対流 — ソルバー設定と浮力項の正しい扱い

重要なポイントを順に。(1) Operating Conditions: Operating Densityを適切に設定。Boussinesq近似なら参照温度での密度。(2) Gravity: 重力ベクトルを正しく設定（デフォルトは0）。(3) Material: DensityをBoussinesqまたはIncompressible Ideal Gasに設定。(4) Viscous Model: Full Buoyancy EffectsをON。

Boussinesq近似では圧力の計算から静水圧成分を除去するためにOperating Densityを使う。参照温度での密度に設定するのが標準。これを設定しないと圧力場に大きな静水圧成分が残り、数値精度が悪化する。Incompressible Ideal Gasを使う場合はOperating Densityは不要だ。

Physics ModelsでGravity ModelをONにし、重力ベクトルを指定する。密度はBoussinesq ModelまたはIdeal Gas（非圧縮性近似付き）を選択。乱流モデルでBuoyancy ProductionをONにするのを忘れないこと。Reference ValuesでReference Temperatureを適切に設定するのも重要だ。

buoyantSimpleFoam（定常）またはbuoyantPimpleFoam（非定常）を使う。constant/gファイルで重力加速度を設定。密度はconstant/thermophysicalPropertiesのequationOfStateでBoussinesq（Boussinesq近似）またはperfectGas（理想気体）を指定する。Boussinesqの場合、betaパラメータ（体膨張係数）の入力が必要だ。

浮力がある場合はSIMPLE系でも解けるが、収束が遅いことがある。Pseudo transient（FluentのPseudo Transient設定）やPIMPLE法（OpenFOAMのbuoyantPimpleFoamの定常モード活用）が安定する場合が多い。圧力のunder-relaxationは0.3程度から始めて、収束を見ながら調整しよう。

残差だけでなく、モニタリングポイントの温度と速度が定常に達していることを確認する。浮力流は残差が10のマイナス3乗程度で振動しても、積分量は収束している場合がある。逆に残差が下がっていても積分量が変動しているなら収束していない。