伝熱促進 — CAE用語解説

フィン、乱流促進体（タービュレータ）、ディンプル、ルーバーなどを使って、壁面近くの流れを乱して熱伝達率 h を上げる技術だよ。サイズを変えずに同じ伝熱量を達成できるから、コンパクト化や省エネに直結するんだ。

いい着眼点だ。伝熱促進の評価では「同じポンプ動力あたりの伝熱量」で比較するのが基本だよ。Nusselt数の増加率と摩擦係数の増加率を比べて、Nu/Nu_0 に対して f/f_0 がどれだけ増えるかを見る。増加率の比が1以上なら、その促進手法は「お得」ということだ。

ディンプルやタービュレータの効果は壁面近くの乱流構造に依存するから、壁関数だけでは精度が出にくい。Low-Reynoldsモデルやy+ < 1を狙った壁面解像メッシュが望ましい。あと、周期境界を使って繰返しユニット1つ分だけ解くと計算コストを抑えられるよ。

そう。自動車のインタークーラーみたいにフィンが何百枚もある場合、1ピッチ分の詳細CFDで h と圧損を求めて、システム全体にはその結果をマクロモデルとして適用する。実務ではこの二段構えが定番だよ。

この5つは一通り見ておこう。

まずは1ピッチ分のCFDでNuと摩擦係数を出してみよう。それが全体設計の出発点になるよ。