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やすはるいそみ
5 years ago
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オープン CAE シンポジウム @ 名古屋 C17 遷速における OpenFOAM

1 オープン CAE 名古屋 C17 遷速における OpenFOAM の圧縮性ソルバーの較 2017 年 12 9 松原輔 ( オープンCAE 関 ) 1

2 お詫びと訂正講演概要集で誤記がありました記載されている計算結果は粘性の速度の発散項はupwind でった結果となっております境界条件にも誤記があります ( 後にします ) 申し訳ありません 2

3 目次 1 OpenFOAM の圧縮性ソルバー圧縮性ソルバーの覧 rhocentralfoamとはとは 2 遷速における naca0012 airfoil 周りの流れ計算対象と条件計算結果圧縮性ソルバーの較 3 まとめ 3

4 圧縮性ソルバーの一覧 rhopimple(simple)foam rhocentralfoam rhopimlefoam rhocentralfoam 低 Ma 数亜音速域遷音速域超音速域極超音速域高 Ma 数イメージです 4

5 rhocentralfoam とは Density-based compressible flow solver based on central-upwind schemes of kurganov and tadmor 密度ベースソルバー数値フラックスと補間法を適切に選定することで計算安定性がくなる ( 極超速の計算も可能 ) 低速の流れになる程, 計算時間と安定性ので不利般的に数値粘性がいので境界層の精度に注意が必要 5

6 rhocentralfoam とは System/fvSchemes fluxscheme Kurganov/Tadmor ; interpolationschemes { reconstruct(rho) vanleer/etc..; reconstruct(u) vanleerv/etc..; reconstruct(t) vanleer/etc..; } 6

7 rhocentralfoam とは rhocentralfoam.c // --- Solve momentum solve(fvm::ddt(rhou) + fvc::div(phiup)); U.ref () = rhou() / rho (); U.correctBoundaryConditions(); rhou.boundaryfieldref() == rho.boundaryfield()*u.boundaryfield(); if (!inviscid) { solve ( fvm::ddt(rho, U) - fvc::ddt(rho, U) - fvm::laplacian(mueff, U) - fvc::div(taumc) ); } rhou = rho*u; 7

8 rhocentralfoam とは円柱に極超速が衝突する例 Ma=6 円柱 Ma=24 円柱カーバンクル現象ポストショック振動 rhocentralfoam (Tadmor) 8

9 とは Transient solver for trans-sonic/supersonic, laminar or turbulent flow of a compressible gas 圧ベースソルバー実務レベルでいることが多い ( ほぼこれ?) 遷速以上の領域で数値振動が起こりやすい乱流計算などで実績が豊富 9

10 とは平板流れの層流乱流境界層の例 &(!)/* [-] Blasius solution rhocentralfoam(kurganov) # " Analytical 0 5 rhocentralfoam(kurganov) ! [ ] Re= 層流 ,000 10, ,000! " Re= 乱流モデル : k-ε+ 壁関数計算格 : 10

11 圧縮性ソルバーの比較得意計算対象苦手苦手 rhocentralfoam 得意低 Ma 数遷音速域高 Ma 数 11

12 遷音速流れの特徴超速領域と亜速領域が混在しているため, い線形をし, 解析が困難衝撃波と境界層の渉について解明できていないことが多い出典 : 12

13 計算対象と条件摘要設定 simulationtype laminar Cp 2.5 nmoles 1 molweight Pr 1 mu 計算格 : GRID-FOR-OPENFOAM.HTML, (ACCESSED ) 13

14 境界条件摘要流入流出境界翼表面速度 type inletoutlet inletvalue uniform ( ); slip/noslip 温度圧力 fixedvalue uniform 1 fixedvalue uniform 1 zerogradient zerogradient 14

15 計算条件摘要設定時間発展 Euler 発散項の離散化 limitedlinear(v) 1.0 / upwind ncorrectors 1 noutercorrectors 2 nnonorthogonalcorrectors 2 rhocentralfoam 摘要時間発展 reconstruction flux scheme 粘性項設定 Euler vanleer(v) Kurganov Linear 15

16 Naca0012 airfoil 周りの遷音速流れ非粘性流れの発散項 ( 速度 ) upwind rhocentralfoam 16

17 Naca0012 airfoil 周りの遷音速流れ x/c. L. = 0 x/c. L. = 1 * + = [ ] rhocentralfoam exp. ref.(2) 条件 : 非粘性流れの発散項 ( 速度 ) upwind x/c.l. [ ] 実験 : MCDEVITT,J.B. AND OKUNO, A.F., STATIC AND DYNAMIC PRESSURE MEASUREMENTS ON A NACA 0012 AIRFOIL IN THE AMES REYNOLDS NUMBER FACILITY, NADA TP 2485,

18 Naca0012 airfoil 周りの遷音速流れ粘性流れの発散項 ( 速度 ) limitedlinear(v) 1.0 rhocentralfoam 18

19 Naca0012 airfoil 周りの遷音速流れ * + = [ ] rhocentralfoam exp. ref.(2) x/c.l. [ ] x/c. L. = 0 x/c. L. = 1 条件 : 粘性流れ ( 層流 ) の発散項 ( 速度 ) limitedlinearv 1.0 実験 : MCDEVITT,J.B. AND OKUNO, A.F., STATIC AND DYNAMIC PRESSURE MEASUREMENTS ON A NACA 0012 AIRFOIL IN THE AMES REYNOLDS NUMBER FACILITY, NADA TP 2485,

20 計算時間の比較 1.2 Execution Time [%] rhocentralfoam 20

21 まとめ naca0012 airfoil 周りの遷速流れを対象に密度ベースソルバーである rhocentralfoam と圧ベースソルバーであるの較をった rhocentralfoam のが衝撃波をシャープに捉えることができでは後縁付近で振動オーパーシュートが発するなど異常現象が発したが計算負荷はのが低いことがわかった 21

22 補足資料 rhocentralfoam.c surfacescalarfield am ( " am ", min(min(phiv_pos - csf_pos, phiv_neg - csf_neg), v_zero) ) surfacescalarfield a_pos("a_pos", ap/(ap - am)); surfacescalarfield amaxsf("amaxsf", max(mag(am), mag(ap))); surfacescalarfield asf("asf", am*a_pos); if (fluxscheme == "Tadmor") { asf = -0.5* amaxsf ; a_pos = 0.5; } 22

23 補足資料非粘性流れの発散項 ( 速度 ) upwind rhocentralfoam 23

24 補足資料粘性流れの発散項 ( 速度 ) limitedlinear(v) 1.0 rhocentralfoam 24

オープン CAE 関東数値流体力学輪講第 6 回第 3 章 : 乱流とそのモデリング (5) [3.7.2 p.76~84] 日時 :2014 年 2 月 22 日 14:00~ 場所 : 日本新宿 2013/02/22 数値流体力学輪講第 6 回 1

オープン CAE 関東数値流体力学輪講第 6 回第 3 章 : 乱流とそのモデリング (5) [3.7.2 p.76~84] 日時 :2014 年 2 月 22 日 14:00~ 場所 : 日本新宿 2013/02/22 数値流体力学輪講第 6 回 1 オープン CAE 勉強会 @ 関東数値流体力学輪講第 6 回第章 : 乱流とそのモデリング (5) [.7. p.76~84] 日時 :04 年月日 4:00~ 場所 : 日本 ESI@ 新宿本日日程パート部分ページ 04.0 第章 : 乱流とそのモデリング担当セクション :.7. p.76~84 今回は北風が担当しましたご質問記述ミス等に関するご指摘がありましたら以下までご連絡下さい