相対湿度の計算と結果の視覚化

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相対湿度の理解

大気中の空気は乾燥した空気と水蒸気の混合物であり、それぞれの圧力は蒸気圧に等しくなります。相対湿度とは、特定の温度で空気が保持できる最大水分量と比較した、空気中の水分量のことです。通常はパーセンテージで表されます。0（乾燥空気）から100％（飽和空気）までの範囲です。以下の式は、蒸気圧(Pv)と飽和圧力(Psat飽和空気中の水蒸気分圧、

どこで f は相対湿度。飽和圧力は文献のさまざまな情報源から入手できます。相対湿度を理解することは、天気予報、HVACシステム（快適性）、室内空気品質管理など、さまざまな用途において非常に重要です。例えば、気温が低い場合、空気は水分を保持する能力が低下し、水分が凝縮して空気から分離しやすくなります。

計算

主な目的は、CFDモデルの境界条件に必要な水蒸気の質量分率を計算することです。与えられた気温と相対湿度に対して特定の質量分率があることに注意してください。最終的には、次のセクションのビデオで説明されているように、これらの方程式を式としてCFD-Postで作成する必要があります。以下の手順に従ってください：

• 飽和圧力を求めます。本には表が載っていますが、この場合はTetens方程式を使います（Monteith, J.L., and Unsworth, M.H. 2008.Principles of Environmental Physics.Third Ed.AP, Amsterdam）。圧力の単位はパスカル。
• 相対湿度 f が既知の値である場合、前のセクションで示した式を使用して蒸気圧（または分圧、Pp）を決定します。次に、絶対圧 (Pabs)を用い、以下の式で混合比(MR)を繰り返し計算します、

• 最後に、質量分率(MFw)の水蒸気量を以下の式で繰り返し計算します、

CFDモデルの設定方法

このデモでは，ANSYS CFX を使用して，2 つの煙突からの流れを定常状態 でモデル化します．また，下図に示すように，Y 軸の正方向に流れる 大気もモデル化しています．大気と煙突からの大気は、速度、温度、相対湿度が指定されています。つまり、このモデルは種輸送を扱います。

相対湿度で色分けされた流体領域と流線

形状は Ansys SpaceClaim で作成し，メッシュは Workbench 内の四面体要素を使用して Ansys Meshing で作成しました．流体領域の範囲は任意に選択したもので，適宜調整することができます．

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