衝突噴流熱伝達 — ソルバー別設定ガイド

定常・軸対称の単一ノズルケースを例にしよう。(1) AxisymmetricモデルをMesh Setupで選択。(2) 乱流モデルはViscous Models > k-omega > SSTを選択。可能ならv2fモデル（Viscous Models > Transition > v2f）を試す。(3) Enhanced Wall Treatmentを有効化。(4) エネルギー方程式をONにする。

境界条件は、ノズル入口にvelocity inlet（噴流速度と温度を指定）、壁面にconstant heat fluxまたはconstant temperatureを設定。出口はpressure outlet。拘束壁がない場合（自由噴流衝突）は、上方と側方にpressure outletを配置する。

ゼロ速度場で開始すると収束に時間がかかることがある。噴流方向に一様速度を初期値として与えると収束が速い。Hybrid Initializationで自動設定してもよい。

Physics ModelsでSteady + Segregated Flow + Segregated Fluid Temperature + Turbulent + SST k-ωを選択。All y+ Wall Treatmentが有効になっていることを確認する。衝突噴流では壁面近傍のメッシュが特に重要なので、Prism Layer Mesherで壁面総厚さと層数を十分に設定する。

STAR-CCM+にはv2fモデルの標準実装がないので、衝突域の過大予測が気になる場合はElliptic Blending k-epsilon（EB k-ε）モデルを検討しよう。これはv2fと同等の壁面近傍処理を持つ。

ソルバーはsimpleFoamまたはbuoyantSimpleFoam。乱流モデルはconstant/turbulencePropertiesでkOmegaSSTを指定。v2fモデルはOpenFOAM v2212以降のv2f classで利用可能だ。壁面境界条件はnutUSpaldingWallFunction、kqRWallFunction、omegaWallFunctionを使用する。

blockMeshDictでwedge形状（角度5度程度）のメッシュを作成し、前面と背面にwedge境界条件を指定する。あるいはextrudeMeshDictでaxisymmetricオプションを使う方法もある。中心軸にはempty（2D）ではなくaxisの境界条件を設定するのを忘れないように。