openfoam v2.3.0のチュートリアル『oscillatinginletacmi2d』

Fumiya Nozaki

最終更新日: 2014年6月1日

OpenFOAM 2.3.0 Tutorial

oscillatingInletACMI2D

日本語版

Keywords： • pimpleDyMFoam • dynamicMesh • cyclicACMI • partital overlap GGI

2

計算形状

• 赤色のボリューム（inletChannel）が上下に単振動

寸法の単位はすべて m

1 2

1

0.4

単振動 (Simple harmonic motion) ２次元モデル

3

計算条件：境界条件

inlet 流速規定 U=(1, 0, 0)

outlet 圧力規定 p=0

固定壁

可動壁

変位量=0.5 ∙ sin 3.14 ∙ 𝑡 m

4

設定上重要なポイント：Sliding interfaces

Sliding interfaces

単振動 (Simple harmonic motion)

5

設定上重要なポイント：Sliding interfaces

重ならない部分は壁面として扱う

重なる部分は流体が通過

6

境界のカップリング

cyclicACMI

Yes No

cyclicAMI cyclic

ペアの境界が同一形状

ペアの境界のサーフェスメッシュが回転 or 並進で一致

Yes No • フェイスの数や • 格子点の位置関係が一致しているかどうか．

ペアの境界

7

計算格子

80分割 80分割

96分

割

40分

割

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計算格子の生成の流れ

ベースとなる計算格子を生成 blockMesh 移動領域の cellZone，ACMI パッチの作成に使用する 2つの faceZone を生成 topoSet -constant ACMI パッチを生成 createBaffles -overwrite フェイスの数が 0 のパッチを削除 createPatch -overwrite

1

2

3

4

#!/bin/sh

cd ${0%/*} || exit 1 # run from this directory

# Source tutorial run functions

. $WM_PROJECT_DIR/bin/tools/RunFunctions

runApplication blockMesh

runApplication topoSet -constant

# split the mesh to generate the ACMI coupled patches

runApplication createBaffles -overwrite

# remove zero-sized patches

runApplication createPatch -overwrite

cp -rf 0.org 0

Allrun.pre

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ベースの計算格子を生成

6 ( inlet { type patch; nFaces 40; startFace 21464; } outlet { type patch; nFaces 96; startFace 21504; } walls { type wall; inGroups 1(wall); nFaces 320; startFace 21600; } couple1 { type patch; nFaces 40; startFace 21920; } couple2 { type patch; nFaces 96; startFace 21960; } defaultFaces { type empty; inGroups 1(empty); nFaces 21760; startFace 22056; } )

blockMesh を実行し，6つの境界を生成します．

1

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cellZone・faceZone の生成 2

• 2つの faceZone (couple1Faces，couple2Faces)を生成 - couple1(2) 境界から couple1(2)Faces を作成 - faceZone の情報(フェイスのリスト)は faceZones ファイルに記述される

• 1つの cellZone (inletChannel)を生成 - 上下に平行移動する赤色の領域内のセルから生成 - cellZone の情報(セルのリスト)は cellZones ファイルに記述される

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cellZone・faceZone の作成：topoSetDict の設定 2

actions ( // Get both sides of ami // ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ // Create faceZone for patch couple1 { name couple1Faces; type faceSet; action new; source patchToFace; sourceInfo { name couple1; } } { name couple1Faces; type faceZoneSet; action new; source setToFaceZone; sourceInfo { faceSet couple1Faces; } }

// Create faceZone for patch couple2 { name couple2Faces; type faceSet; action new; source patchToFace; sourceInfo { name couple2; } } { name couple2Faces; type faceZoneSet; action new; source setToFaceZone; sourceInfo { faceSet couple2Faces; } } // Create cellZone for moving cells in inlet channel { name inletChannel; type cellSet; action new; source boxToCell; sourceInfo { box (-100 -100 -100) (1.0001 100 100); } } { name inletChannel; type cellZoneSet; action new; source setToCellZone; sourceInfo { set inletChannel; } } );

couple1Faces の生成設定

couple2Faces の生成設定

inletChannel の生成設定

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ACMI パッチの生成

• 2つの faceZone (ACMI1，ACMI2)を生成 - faceZone の情報(フェイスのリスト)は faceZones ファイルに記述される

• ACMI1 は，2つの境界(ACMI1_couple，ACMI1_blockage)から構成される

• ACMI2 は，2つの境界(ACMI2_couple，ACMI2_blockage)から構成される

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ACMI1_couple

ACMI2_couple

ACMI2_blockage

ACMI1_blockage

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ACMI パッチの生成：createBafflesDict の設定

// Whether to convert internal faces only (so leave boundary faces intact). // This is only relevant if your face selection type can pick up boundary // faces. internalFacesOnly false; // Baffles to create. baffles { // NOTE: cyclicAMI patches MUST BE defined PRIOR to their associted // blockage patches ACMI1 { //- Use predefined faceZone to select faces and orientation. type faceZone; zoneName couple1Faces; patches { master { //- Master side patch name ACMI1_couple; type cyclicACMI; matchTolerance 0.0001; neighbourPatch ACMI2_couple; nonOverlapPatch ACMI1_blockage; transform noOrdering; } slave // not used since we're manipulating a boundary patch { //- Slave side patch name ACMI1_couple; type patch; } master2 { //- Master side patch name ACMI1_blockage; type wall; } slave2 // not used since we're manipulating a boundary patch { //- Slave side patch name ACMI1_blockage; type wall; } } }

ACMI2 { //- Use predefined faceZone to select faces and orientation. type faceZone; zoneName couple2Faces; patches { master { //- Master side patch name ACMI2_couple; type cyclicACMI; matchTolerance 0.0001; neighbourPatch ACMI1_couple; nonOverlapPatch ACMI2_blockage; transform noOrdering; } slave // not used since we're manipulating a boundary patch { //- Slave side patch name ACMI2_couple; type patch; } master2 { //- Master side patch name ACMI2_blockage; type wall; } slave2 // not used since we're manipulating a boundary patch { //- Slave side patch name ACMI2_blockage; type wall; } } } }

3

生成される2つの faceZone

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ACMI パッチの生成：boundary ファイル

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(

inlet

{

type patch;

nFaces 40;

startFace 21464;

}

outlet

{

type patch;

nFaces 96;

startFace 21504;

}

walls

{

type wall;

inGroups 1(wall);

nFaces 320;

startFace 21600;

}

couple1

{

type patch;

nFaces 0;

startFace 21920;

}

couple2

{

type patch;

nFaces 0;

startFace 21920;

}

defaultFaces

{

type empty;

inGroups 1(empty);

nFaces 21760;

startFace 21920;

}

ACMI1_couple

{

type cyclicACMI;

inGroups 2(cyclicACMI ACMI1);

nFaces 40;

startFace 43680;

matchTolerance 0.0001;

transform noOrdering;

neighbourPatch ACMI2_couple;

nonOverlapPatch ACMI1_blockage;

}

ACMI1_blockage

{

type wall;

inGroups 2(wall ACMI1);

nFaces 40;

startFace 43720;

}

ACMI2_couple

{

type cyclicACMI;

inGroups 2(cyclicACMI ACMI2);

nFaces 96;

startFace 43760;

matchTolerance 0.0001;

transform noOrdering;

neighbourPatch ACMI1_couple;

nonOverlapPatch ACMI2_blockage;

}

ACMI2_blockage

{

type wall;

inGroups 2(wall ACMI2);

nFaces 96;

startFace 43856;

}

)

3

ペア

4 で削除される

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ACMI パッチの生成：boundary ファイル 3

ACMI1_couple

ACMI2_couple

ACMI2_blockage

ACMI1_blockage

nonOverlapPatch

nonOverlapPatch

neighbourPatch

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移動境界の設定：dynamicMeshDict

dynamicFvMesh solidBodyMotionFvMesh; motionSolverLibs ( "libfvMotionSolvers.so" ); solidBodyMotionFvMeshCoeffs { cellZone inletChannel; solidBodyMotionFunction oscillatingLinearMotion; oscillatingLinearMotionCoeffs { amplitude (0 0.5 0); omega 3.14; // rad/s } }

• 移動する部分は，変形を伴わない平行移動 ⇒ solidBodyMotionFvMesh • 一定の方向に単振動 ⇒ oscillatingLinearMotion • solidBodyMotionFvMesh 以外に使用可能なタイプについては次ページを参照．

変位ベクトル =amplitude ∙ sin omega ∙ 𝑡 m

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dynamicFvMesh のタイプ

• staticFvMesh 境界は固定として処理（dynamicMesh を使用しない場合と同じ）

• solidBodyMotionFvMesh

平行移動や回転など変形を伴わない移動に使用 • multiSolidBodyMotionFvMesh

２種類以上の変形を伴わない移動が混在する場合に使用

• dynamicMotionSolverFvMesh 変形を伴う移動に使用．ラプラス方程式を解くことで内部の格子点の移動を計算．

• dynamicInkJetFvMesh

• dynamicRefineFvMesh

• rawTopoChangerFvMesh

• movingConeTopoFvMesh

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流速 U の境界条件の設定

defaultFaces { type empty; }

inlet { type fixedValue; value uniform (1 0 0); }

outlet { type pressureInletOutletVelocity; value uniform (0 0 0); }

walls { type movingWallVelocity; value uniform (0 0 0); }

ACMI1_blockage { type fixedValue; value uniform (0 0 0); } ACMI1_couple { type cyclicACMI; value uniform (0 0 0); }

ACMI2_blockage { type fixedValue; value uniform (0 0 0); } ACMI2_couple { type cyclicACMI; value uniform (0 0 0); }

(*1)移動する壁面上のすべりなし条件 (*1)

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圧力 p の境界条件の設定

defaultFaces { type empty; }

inlet { type zeroGradient; } outlet

{ type fixedValue; value uniform 0; }

walls { type zeroGradient; }

ACMI1_blockage { type zeroGradient; } ACMI1_couple { type cyclicACMI; value uniform 0; }

ACMI2_blockage { type zeroGradient; } ACMI2_couple { type cyclicACMI; value uniform 0; }

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計算結果：流速場 t=0.00s

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