例題1: 90°エルボ配管の圧力損失（乱流内部流れ）
StreamWright の最も基本的なワークフロー（プロジェクト読込 → 設定確認 → 実行 → 結果の読み取り）を、理論値と照合できる圧力損失問題で学びます。
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 解析タイプ | 単相流（非圧縮）・Internal（内部流れ） |
| ソルバ | simpleFoam（定常） |
| 乱流モデル | k-ε |
| ジオメトリ | 90°エルボ管（内径 D = 50 mm・中心線長さ L ≈ 0.95 m） |
| 流体 | 空気（ρ = 1.225 kg/m³, μ = 1.78×10⁻⁵ Pa·s） |
| 流入条件 | 入口面法線方向に 10 m/s（Re ≈ 33,000・乱流） |
| メッシュ | snappyHexMesh・約 23,000 セル（管断面に 12〜15 セル） |
| 実行規模（目安） | 1 コア・約 1 分・1 クレジット |
所要時間は目安です。実行環境・メッシュ規模・混雑状況により変動します。
この例題で学べること
- プロジェクトファイル（.ofb.zip）の読込 — 設定済みの解析を 1 クリックで再現する
- 内部流れの設定の見どころ — パッチ（inlet/outlet/wall）、ドメイン境界、locationInMesh
- 収束モニタの読み方 — 残差だけでなく、知りたい工学量（Δp・流量）の定常性で収束を判断する
- 理論値との照合 — Darcy-Weisbach 式＋エルボ損失係数で解の妥当性を確認する
実行手順
- ex01_elbow90_dp.ofb.zip をダウンロードする
- StreamWright サイドバーの 📂 Load Project (.ofb.zip) にドラッグ＆ドロップする
- ジオメトリ・パッチ設定・メッシュ設定・物性がすべて復元されます
- 各タブで設定を眺める（変更は不要です）
- 1️⃣ Patch Setup:
inletが面法線方向 10 m/s、outletが圧力 0 Pa（ゲージ）、wallが壁 - 2️⃣ Base Mesh: ドメイン 0.735×0.735×0.07 m・ベース分割 44×44×5
- 4️⃣ Physics: 空気の物性と k-ε 乱流モデル
- 6️⃣ Run タブ → ケースサマリを確認 → 🚀 Generate & Run
- 約 1 分で完了します（SIMPLE solution converged in 267 iterations）
期待される結果
実行が正常に終われば、以下とほぼ同じ数値になります（見本: sample_report.html）。
| 量 | 値 | 確認場所 |
|---|---|---|
| 収束反復数 | 267 回 | Run タブ・solver.log |
| 入口平均圧力 p/ρ | 27.3 m²/s² | swConv_p_inlet モニタ |
| 圧力損失 Δp | 33.5 Pa（= 27.3 × ρ 1.225） | レポート・モニタ |
| 流量（入口=出口） | 0.01924 m³/s | swConv_mdot モニタ（質量保存） |
| 品質チェック | 合格（PASSED） | 3 段階総合判定 |
💡 総合判定に「圧力が ±1.2% で微振動」という注意が出ることがあります。流量は完全に 定常で、Δp の帯域判定には影響しません。反復回数（End Time）を増やすとさらに落ち着きます。 このように StreamWright は「工学量が信頼できる状態か」までを自動で診断します。
結果の可視化例（Post Processor タブ）:
理論値との照合（この解析は正しいか？）
直管部の摩擦損失は Darcy-Weisbach 式、エルボは損失係数 K で見積もれます。
- 摩擦係数（Blasius, Re = 33,000）: f = 0.316·Re^(-1/4) ≈ 0.0234
- 直管摩擦: Δp_f = f·(L/D)·(ρU²/2) = 0.0234 × (0.945/0.05) × 61.25 ≈ 27.1 Pa
- 90°エルボ損失: K ≈ 0.1〜0.3（大曲率・滑面） → 6〜18 Pa
- 理論帯域: 33〜45 Pa
解析結果 33.5 Pa はこの帯域内に収まります（摩擦 27.1 Pa ＋ エルボ損失 6.4 Pa 相当、 K = 0.10）。損失係数の相関には ±30% 程度の不確かさがあるため、帯域での照合が実務的です。
自分の問題に応用するには
- ジオメトリ差し替え: サイドバーに自分の STL/STEP を投入すると、同じ設定思想 （inlet/outlet/wall 命名で自動パッチ分類）がそのまま使えます
- 流速・物性変更: Patch Setup / Physics タブの値を変えるだけです。Re が変われば 乱流モデルの適否（層流なら Laminar）に注意してください
- 圧力損失の評価点を増やす: Runtime Monitors タブで断面モニタを追加できます
- 自分のジオメトリで解くには: inlet / outlet / wall にファイルを分ける基本の手順は ジオメトリ準備ガイド 第1章（内部流れ） にまとめています。CAD ソフト別の操作は 第7章 を参照してください
ジオメトリ: fixtures/internal_flow/pipe_1（リファレンス検証: 2026-06-05 精度検証・ 2026-07-16 例題化時に再実行し Δp = 33.5 Pa / 267 反復を再確認）