熱ふく射モデルを用いた室内環境解析 │ 解析事例　OpenFOAM

解析モデルを図１に示します。解析空間の大きさは6畳の室内で，室内にはヒーター（ラジエター）と机が設置されています。ヒーター温度は70℃，外気温度は0℃，隣室温度は10℃です。

外気と室内の間にある外壁，机，およびヒーターは固体としてモデル化され，固体内部で温度が求められます。また，窓とドアは固体としてモデル化する代わりに，境界条件としてそれぞれ外気温度と隣室温度が考慮されます。固体領域（机，ラジエター，外壁）との境界面には接合境界条件が，これら以外の内壁には断熱条件が課されます。

図１　解析モデル

流線

図２に流線を示します。ヒーターによって暖められた空気は密度が小さくなるため，ヒーターから上方に向かって流れが発生します。上方に向かった空気は，天井に沿って室内に広がります。しかし，流れは室内の下部空間まで到達していないことがわかります。また，ふく射モデルの考慮の有無によって，ラジエター上部の流れに違いが生じています。

　　　　　（１）ふく射モデルあり　　　　　　　　　　　　　（２）ふく射モデルなし

図2　流線

温度の等値面

図３に温度分布（等値面は288Kら294Kまで1Kきざみ）を示します。室内では，ヒーターで暖められた空気の温度成層が形成されています。ふく射モデルを使用した場合，ヒーター背後の壁面に高温となる領域が発生しています。ところが，ふく射モデルを使用しない場合，ラジエターによる熱ふく射が考慮されないため，壁面温度だけではなく室内の温度分布にも違いが生じています。