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OpenFoamの混相流solver interFoamのパラメータによる解の変化

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OpenFoamの混相流solver interFoamのパラメータによる解の変化

  1. 1. OpenFOAMの混相流流 solver  interFoamのパラ メータによる解の変化 ⼤大阪⼤大学⼤大学院基礎⼯工学研究科   修⼠士課程2年年   ⼭山本  卓也 第27回OpenCAE勉強会@関西   2014/01/18
  2. 2. interFoamとは? Dam Break (Tutorial) 混相流(水/気体等)のシミュ レーションを行うsolver
  3. 3. InterFoamを使う際に ⽤用いられているパラメータ InterFoam内で用いられているパラメータ System/fvSolu?on中 PISO { nCorrectors          3; nNonOrthogonalCorrectors  0; nAlphaCorr            1; nAlphaSubCycles  2; cAlpha                    1; } nAlphaCorr;     nAlphaSubCycles;   cAlpha;   Cαの値を設定   (値0~2) ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ⋅⋅ f ff f ff f S Su S Su Cn max,min α 0;  界面圧縮が無い   2;  界面圧縮が強い αの式を解く際に時間刻みΔtを変 更して解くことが出来る。   Δt/nAlphaSubCycles αの式を解く際の反復回数 (安定的に解くため) パラメータの設定は   どれが最も良いのか?
  4. 4. 検証1(Laplace圧の測定) •  A. Albadawi et al.(2013)で⾏行行われている⼀一つの検 証問題 Laplace圧 2種の流流体を分ける表⾯面を横切切るときに⽣生ずる静⽔水圧の ジャンプΔp  (表⾯面張⼒力力の物理理学(p.8)より  著  ドゥジェ ンヌ、ブロシャール­−ヴィアール、ケレ  訳  奥村剛) Δp =γ 1 R + 1 R' ! " # $ % & Δp = p0 in − p∞ out p0 in p∞ out 気泡中心部の圧力 壁境界での圧力 数値計算による圧力差と理論値の比較 M. M. Francois et al., J. Comput. Phys., 213, 141-173 (2006). 元々は の検証問題
  5. 5. 検証1(Laplace圧の測定) •  計算条件 Δpexact =γ 1 R + 1 R' ! " # $ % & = 2 Δp = p0 in − p∞ out p0 in p∞ out 気泡中心部の圧力 壁境界での圧力 等間隔格子   DX  =  0.001  m  (Fine)              =  0.0005  m  (Coarse) 0.05  m 0.05  m 0.01  m 理論値のラプラス圧 物性値   γ  0.01  N/m   計算によるラプラス圧 ρg  1  kg/m3   µg  10-­‐5  kg/(ms)   ρl  1000  kg/m3   µl  10-­‐3  kg/(ms)   gas liquid 無重力条件   (静置条件) 計算時間   0.1  sec.     (Δt  =  1x10-­‐5  sec.  (Coarse))   (Δt  =  5x10-­‐6  sec.  (Fine))   相対圧力誤差E0   E0 = Δp− Δpexact Δpexact OpenFOAM-­‐2.1.x
  6. 6. 検証1(Laplace圧の測定) •  計算結果  (VOF(Coarse)) 黒線(alpha  =  0.5)
  7. 7. 検証1(Laplace圧の測定) •  計算結果  (VOF(Fine)) 黒線(alpha  =  0.5)
  8. 8. 検証1(Laplace圧の測定) CAlpha 0 1 2 VOF  (Coarse) 25.17 25.23 25.38 VOF  (Fine) 19.34 19.29 19.05 Δpexact =γ 1 R + 1 R' ! " # $ % & = 2 Δp = p0 in − p∞ out p0 in p∞ out 気泡中心部の圧力 壁境界での圧力 理論値のラプラス圧 計算によるラプラス圧 相対圧力誤差E0   E0 = Δp− Δpexact Δpexact 各圧縮速度係数でのE0の値 あまり変化無し 別の検証問題   で行う必要有り
  9. 9. 検証1(Laplace圧の測定) •  計算結果  (SCLSVOF(Coarse)) 黒線(alpha  =  0.5)
  10. 10. 検証1(Laplace圧の測定) •  計算結果  (SCLSVOF(Fine)) 黒線(alpha  =  0.5)
  11. 11. 検証1(Laplace圧の測定) Δpexact =γ 1 R + 1 R' ! " # $ % & = 2 Δp = p0 in − p∞ out p0 in p∞ out 気泡中心部の圧力 壁境界での圧力 理論値のラプラス圧 計算によるラプラス圧 相対圧力誤差E0   E0 = Δp− Δpexact Δpexact 各圧縮速度係数でのE0の値 CAalpha 0 1 2 VOF  (Coarse) 25.17 25.23 25.38 VOF  (Fine) 19.34 19.29 19.05 SCLSVOF  (Coarse) 1.557 0.1749 1.752 SCLSVOF  (Fine) 1.496 1.210 0.9390
  12. 12. まとめ •  パラメータCαによって得られる解がど のくらい変化するか調査した。 •  あまり、無重⼒力力場の静置気泡のラプラ ス圧にはほとんど影響しなかった。 •  別の検証問題で⾏行行う必要有り。 •  他の改良良⼿手法の⽅方が精度度良良く解析でき るのでは?
  13. 13. 参考⽂文献 1.  M. M. Francois et al., J. Comput. Phys. 213 (2006) 141-173. 2.  A. Albadawi et al., Int. J. Multiphase Flow 53 (2013) 11-28. 3.  ドゥジェンヌ・ブロシャール-ヴィアール・ケレ共著   奥村剛訳, 表⾯面張⼒力力の物理理学  第2版,吉岡書店

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