流体は空気(ρ=1.2 kg/m³、ν=1.5×10⁻⁵ m²/s、k=0.026 W/(m·K)、Pr=0.71)で固定しています。
一時停止中はスライダーを動かすと結果が即座に更新されます。
上=ノズル(円筒)/青矢印=噴流/下=衝突板(赤=高温、青=低温)/黄印=滞留点
横軸=無次元半径 r/D/縦軸=局所熱伝達係数 h(黄印=滞留点 r/D=0)
円形ノズルからの空気噴流が平板に垂直に衝突するとき、滞留点付近では境界層が極端に薄くなり熱伝達が強化されます。本ツールでは Martin 相関に基づく簡易式(教科書代表式)で平均 Nu を評価します。
Reynolds 数(ノズル出口)。U はノズル出口流速、D はノズル径、ν は動粘性係数:
$$Re = \frac{U\,D}{\nu}$$Nusselt 数の代表式。Pr は Prandtl 数、H/D は衝突距離比:
$$Nu = Re^{0.5}\,Pr^{0.42}\,(H/D)^{-0.1}$$熱伝達係数 h と熱流束 q。k は空気の熱伝導率、T_w−T_∞ は壁面と流体の温度差:
$$h = \frac{Nu\,k}{D},\qquad q = h\,(T_w - T_\infty)$$滞留点で h は最大となり、半径 r/D の増加とともに減衰します(半径方向プロファイルは指数減衰で近似)。