DEXCS-OpenFOAMでカルマン渦

2次元円柱周りの流れ計算で[[snappyHexを使って・・・という記事>]]があった。これまでsnappyで2次元メッシュということを考えたことがなかったが、確かに細分割指定しなければ、2次元メッシュも作成できるわなぁ。。。と新たな発見(?)をした思い。

⇒ DEXCS-OpenFOAMでチャチャッとやってみた。~
simpleFoamは定常計算なので、仮にカルマン渦が計算できたとして、物理的にどういう意味があるのか?という問題もありますが、計算パラメタを色々変えると結果がそれなりに変化して、数値計算の色んな事象を理解する助けにもなりそうです。

形状作成


-↑とりあえずデフォルトのモデルをオープン

-↑中味を全部削除し、外枠だけ残す

-↑スペースキーを押して、円柱を配置


-↑数値パッドを使って、円柱の位置を決める

-↑サイズを1/2(直径=1)にしました⇒dexcs.stlとしてNamedAscii形式のエキスポートしておく

-↑外枠(基礎メッシュ)のサイズ(厚み)も円柱と同じになるようにした
-↓外枠(基礎メッシュ)の位置をずらした(下右)

基礎メッシュ作成


-blockMeshExporter GUI を使って、blockMeshDictを作成(分割数は、x方向100、、y方向1、z方向50)

-blockMesh作成⇒autoPatch実行して、とりあえずパッチの名前を表示確認

-↑createPatchDictを編集。上下面をwall2、サイド面をwallに変更。wall2のtypeはemptyに。

-↑createPatchを実行して、パッチの名前を表示確認

snappyHexメッシュ作成


-↑ポイントは、円柱(dexcs.stl)をにチェックマークを付けるが、細分割指定をしない(Smax,Smin=0)ということ。レイヤーメッシュは付加すること可能。

-↑基礎メッシュの一を動かしたので、メッシュ制御点も変更


-↑メッシュ確認。メッシュ数:4,988、節点数:10,300作成に要した計算時間はほんの数秒。

流体特性


-↑動粘性係数は1.0e-4

-↑乱流モデルは使用しない

境界条件

-DEXCSのデフォルトから境界名が変わっているので、patch名取得ボタンを押してから境界条件を設定




-乱流モデルは使用しないが、k、epsillonの初期値は必要
-流入風速を0.1としたので、レイノルズ数1000の流れ計算ということになる~
( Re=UD/ν : U=0.1,D=1,ν=1.0e-4)

 

計算結果


-計算時間は1分弱

-↑残渣グラフ。定常解が見つからず、安定した水準で推移

 

ケーススタディ

さて、ここからが本題。計算パラメタを色々変えてみよう!

fvSchemes


-↑divSchemesのブロック、デフォルトでupwindになっている部分をlinearに変えてみた

-↑カルマン渦の構造がよりはっきりしてきた

流入風速を10倍に

乱流モデルをkOmegaSSTに


-でも、乱流計算はしない


-乱流計算もやってみる

実は最初の1歩に分かれ道が。。。

これまでは、potentialFoamを実施していませんでしたが、これを実施してから計算すると。。。

-あっさり収束して、

-カルマン渦のない流れ場構造になります。
-定常計算解としては、こちらが正しいということなんでしょうけど。。。

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