共役熱伝達（CHT） — 実践ワークフローと検証手法

典型的な手順はこうだ。(1) CADから固体領域と流体領域を定義する。(2) 流体領域のメッシュを生成し、壁面境界層をprism layerで解像する。(3) 固体領域のメッシュを生成する。(4) 界面をconformal（節点一致）またはnon-conformal（非一致）で接続する。(5) 材料物性値を設定する。(6) 境界条件と初期条件を設定して計算を実行する。

conformalは界面の節点を完全に一致させる方式で、補間誤差がない。ただしメッシュ生成の制約が大きい。non-conformalは界面の節点が一致しなくてもよく、メッシュ生成が容易だが、界面での補間による微小なエネルギー不整合が生じうる。実務ではnon-conformalが圧倒的に多いよ。

古典的なベンチマークとしては、平板上のCHTで解析解と比較する方法がある。流体側のNu数相関式（たとえば $Nu = 0.332 Re^{1/2} Pr^{1/3}$ ）と組合せて固体温度分布を理論的に予測し、CFD結果と照合する。

また、ECSのようなラウンドロビンテストの実験データも利用できる。具体的には、矩形チャネル内のピン付き壁面CHT問題は複数の研究グループが実験結果を公開しているので、検証に適している。

3水準以上のメッシュ密度（粗・中・細）でRichardson外挿を行い、Grid Convergence Index（GCI）を算出する。界面温度と界面熱流束の両方でGCIを評価するのが理想的だ。

一番多いのは固体と流体の材料物性値の単位系不整合だ。特にOpenFOAMでは全物性をSI基本単位で入力する必要がある。次に多いのが界面設定の不備で、界面としてマッピングされていないfaceが存在すると、そこが断熱壁になってしまう。STAR-CCM+ではpart contactの設定漏れが典型例だよ。

固体と流体の熱容量比が極端に大きい場合（たとえば銅とガスの組合せ）、エネルギー方程式の緩和係数を下げる必要がある。Fluentならunder-relaxation factorを0.8〜0.9程度に調整する。それでもダメなら擬似非定常法（pseudo transient）を使うと安定することが多い。