混合対流 — 建築空間と電子筐体への応用

非常に重要だ。オフィスの空調では天井からの給気（強制対流）と室内の発熱体（PC、人体、照明）による浮力が共存する。天井吹出し口からの冷気が十分な運動量を持たないと、暖気層（warm layer）が室上部に停滞して温度成層が発生する。

そのとおり。Fluentの場合、定常RANSではRealizable k-ε + Enhanced Wall Treatmentが室内環境CFDの標準選択肢だ。OpenFOAMではbuoyantSimpleFoamにkOmegaSSTを組合せる。人体の発熱は80〜120W程度のheat sourceとしてモデル化し、PMV-PPDによる快適性評価まで含めるのが実務的なワークフローだよ。

ファン付きの筐体では強制対流が主体だけど、ファンなし（自然空冷）やファン故障時は浮力駆動になる。設計上は両方のケースを評価する必要があり、これはまさに混合対流問題だ。

実務では3Dの筐体モデルを作成し、各部品をvolume heat sourceとしてモデル化する。基板はorthotropic（異方性）熱伝導体として面内/面外の熱伝導率を分けて入力する。STAR-CCM+やFluentのCHT機能で固体-流体を同時に解くのが標準的だよ。

鋭い指摘だ。密閉筐体内の自然対流は定常解が存在しない場合がある（Ra数が高いと非定常振動流になる）。定常計算で残差が振動する場合は、非定常計算に切り替えて時間平均を取るべきだ。FluentならTransient設定でadaptive time steppingを使うのが実用的だよ。

垂直管内の混合対流ではJacksonらの実験データが標準参照だ。矩形キャビティの混合対流ではHaidari et al.のデータがある。建築分野ではIEA Annex 20のベンチマークケース（室内環境CFD）が広く使われている。