2012/4/28 OpenCAE 初心者勉強会東海 1 twoliquidmixingdymfoam を用いた タンクでの塩水混合解析 ( その 1) TM

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1 2012/4/28 OpenCAE 初心者勉強会東海 1 twoliquidmixingdymfoam を用いた タンクでの塩水混合解析 ( その 1) TM

2 2012/4/28 2 はじめに タンク内の水と塩水の混合 空気との界面の解析を /multiphase/intermixingfoam で実施中 計算量が膨大で計算時間が長い 計算量を減らしたい /multiphase/twoliquidmixingfoam で境界を移動できれば 空気部分の計算量を減らせる 計算も安定になるかもしれない /incompressible/pimpledymfoam/movingcone を参考に twoliquidmixingfoam を改造した twoliquidmixingdymfoam を紹介 OpenFOAM ver.2.1.0( 他の ver ではコンパイル不能 )

3 2012/4/28 OpenCAE 初心者勉強会東海 3 3 次元解析 底面と側面は壁関数を設定 圧力一定 940φ 空気 mm 9% 塩水 対象面 噴流なので乱流解析が必要 塩水タンクへの純水の注水をシミュレーション 3 次元非定常層流解析 ( ノズル径 8φ ノズルでの平均流速 0.8m/s)

4 2012/4/28 4 InterMixingFoam のメッシュ Cells

5 2012/4/28 5 t=265sec t= 時間 10 分 38 秒で計算不能

6 2012/4/28 6 solvers/multiphase/twoliquidmixingdymfoam solvers/multiphase/twoliquidmixingdymfoam solvers/multiphase/twoliquidmixingdymfoam solvers/multiphase/twoliquidmixingdymfoam solvers/multiphase/twoliquidmixingdymfoam solvers/multiphase/twoliquidmixingdymfoam solvers/multiphase/twoliquidmixingdymfoam solvers/multiphase/twoliquidmixingdymfoam の作成の作成 Make/ Make/ Make/ Make/ files files files files options options options options UEqn.H UEqn.H UEqn.H UEqn.H alpaheqn.h alpaheqn.h alpaheqn.h alpaheqn.h createfields.h createfields.h createfields.h createfields.h peqn.h peqn.h peqn.h peqn.h twoliquidmixingfoam.c twoliquidmixingfoam.c twoliquidmixingfoam.c twoliquidmixingfoam.c Make/ Make/ Make/ Make/ files files files files options options options options UEqn.H UEqn.H UEqn.H UEqn.H alpaheqn.h alpaheqn.h alpaheqn.h alpaheqn.h createfields.h createfields.h createfields.h createfields.h peqn.h peqn.h peqn.h peqn.h twoliquidmixingdymfoam.c twoliquidmixingdymfoam.c twoliquidmixingdymfoam.c twoliquidmixingdymfoam.c correctphi.h correctphi.h correctphi.h correctphi.h correctphi.h correctphi.h correctphi.h correctphi.h は /solvers/incompressible/pimplefoam/pimpledymfoam/ /solvers/incompressible/pimplefoam/pimpledymfoam/ /solvers/incompressible/pimplefoam/pimpledymfoam/ /solvers/incompressible/pimplefoam/pimpledymfoam/ から copy copy copy copy 赤字ファイルは修正要

7 2012/4/28 7 twoliquidmixingfoam.c の修正 ( その 1) twoliquidmixingdymfoam.c #include "fvcfd.h" 赤字を追加 #include "twophasemixture.h" #include "turbulencemodel.h" #include "pimplecontrol.h" #include "dynamicfvmesh.h" #include "IObasicSourceList.H" // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * // int main(int argc, char *argv[]) { #include "setrootcase.h" #include "createtime.h" #include "createdynamicfvmesh.h" #include "readgravitationalacceleration.h" #include "initcontinuityerrs.h" #include "createfields.h" #include "readtimecontrols.h" #include "CourantNo.H" #include "setinitialdeltat.h" ( #include "createmesh.h" を削除 ) pimplecontrol pimple(mesh)

8 2012/4/28 8 twoliquidmixingfoam.c の修正 ( その 2) twoliquidmixingdymfoam.c while (runtime.run()) { #include "readtimecontrols.h" #include "CourantNo.H" // Make the fluxes absolute ///////////////// fvc::makeabsolute(phi, U); #include "setdeltat.h" runtime++; Info<< "Time = " << runtime.timename() << nl << endl; mesh.update(); 赤字を追加 // Make the fluxes relative to the mesh motion fvc::makerelative(phi, U); // --- Pressure-velocity PIMPLE corrector loop

9 2012/4/ /3/10 OpenCAE 初心者勉強会東海 9 Make/files twoliquidmixingfoam.c EXE = $(FOAM_APPBIN)/twoLiquidMixingFoam twoliquidmixingdymfoam.c EXE = $(FOAM_USER_APPBIN)/twoLiquidMixingDyMFoam

10 2012/4/28 OpenCAE 初心者勉強会東海 10 Make/options EXE_INC = \ -I$(LIB_SRC)/transportModels \ -I$(LIB_SRC)/transportModels/incompressible/lnInclude \ -I$(LIB_SRC)/transportModels/interfaceProperties/lnInclude \ -I$(LIB_SRC)/turbulenceModels/incompressible/turbulenceModel \ -I$(LIB_SRC)/finiteVolume/lnInclude \ -I$(LIB_SRC)/dynamicFvMesh/lnInclude \ -I$(LIB_SRC)/dynamicMesh/lnInclude \ -I$(LIB_SRC)/meshTools/lnInclude EXE_LIBS = \ -ltwophaseinterfaceproperties \ -lincompressibletransportmodels \ -lincompressibleturbulencemodel \ -lincompressiblerasmodels \ -lincompressiblelesmodels \ -lfinitevolume \ -l dynamicfvmesh \ -ltopochangerfvmesh \ -ldynamicmesh \ -lmeshtools

11 2012/4/28 OpenCAE 初心者勉強会東海 11 残りの作業 1createFields.H の最後に次を追加 IObasicSourceList sources(mesh); 2twoLiquidMixingDyMFoam で wmake

12 2012/4/ 次元モデル mesh velocity v=0.01m/s atomospher slip left wall v=0 alpha1 ρ 2 =1090kg/m 3 right wall v=0 lower wall v=0 inlet ρ2=1000kg/m 3 d=0.02mm v=1m/s

13 2012/4/28 13 dynamicmeshdict 0 以外の数字なら OK

14 2012/4/28 14 pointmotionuy 界面の速度 v=1cm/s

15 2012/4/28 15 fvscheme 追加

16 2012/4/28 16 fvsolution 追加

17 2012/4/28 17 mesh t=0.0 t=2.0 t=4.0 t=6.0 t=8.0 t=10.0

18 2012/4/28 18 alpha1 t=0.0 t=2.0 t=4.0 t=6.0 t=8.0 t=10.0

19 2012/4/28 OpenCAE 初心者勉強会東海 19 3 次元解析 圧力一定 940φ 192mm 9% 塩水 塩水タンクへの純水の注水をシミュレーション 3 次元非定常層流解析 ( ノズル径 8φ ノズルでの平均流速 0.8m/s)

20 2012/4/28 20 Mesh cell 44570, point 29932

21 2012/4/28 21 mesh nozzle 周辺 snappyhexmesh features ( { file "pipewall.emesh"; level 2 } ); level 0だとすぐ発散ノズル角でk εが増大

22 2012/4/28 22 alpha1 t=0.0 t=1.0 t=2.0 t=3.0 t=4.0 t=5.0

23 2012/4/28 23 残差履歴 Max co( クーラン数 ) 1.0では t=8.3secで発散

24 2012/4/28 24 粗いメシュ 17,879cells

25 2012/4/28 25 粗いメッシュ ノズル出口の精度は見た目でも不十分

26 2012/4/28 26 alpha1 t=100 t=200 t=300 t=400 計算はしやすい t=560secまで計算

27 2012/4/28 27 乱流拡散の影響 (αt) t=560 t=560 αt=0 t=0: 乱流拡散無計算時間 =22 時間 53 分 αt=1 t=1: 乱流拡散無計算時間 =9 時間 13 分 αt で大で拡散混合が促進 但し 実験値はこれらの中間 精度が悪い

28 2012/4/ /3/10 OpenCAE 初心者勉強会東海 28 おわりに twoliquidmixingfoam 改造して界面が移動する twoliquidmixingdymfoamを作成 タンク内の塩水混合解析を検討 メッシュが数万程度では精度が不足 早い計算機が必要なのか検討中

29 2012/4/28 OpenCAE 初心者勉強会東海 29 参考文献 移動メッシュについて

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