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OpenFOAMと風洞実験~オープンCAE勉強会@関西の取組み~

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第42回関西CAE懇話会

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OpenFOAMと風洞実験~オープンCAE勉強会@関西の取組み~

  1. 1. 第42回関西CAE懇話会 2015. 5.29 片山 達也 OpenFOAMと風洞実験(動画なし) ~オープンCAE勉強会@関西の取組み~
  2. 2. オープンCAE勉強会@関西について 2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 2  オープンCAE勉強会@関西って?  2010年12月から開催  大阪大学 高木先生とその学生の方々、 初代幹事の冨原さんで活動  2013年12月に冨原さんが幹事を辞める(寿退会)  2014年から片山、川畑が幹事を引継ぎ  2014年5月の勉強会から午前中講習会を開催  何してるの?  初めての方の自己紹介、発表される方の発表とそれ らに対する質疑応答(発表の内容は学生の研究発表 から社会人の方の趣味まで様々)
  3. 3. オープンCAE勉強会@関西について 2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 3  活動紹介  HP http://ofbkansai.sakura.ne.jp/  OpenFOAMチュートリアルプロジェクト https://sites.google.com/site/freshtamanegi/ho me/openfoam/tutorial  code asterバリデーションプロジェクト https://sites.google.com/site/ocbkansaicodeast erproject/
  4. 4. オープンCAE勉強会@関西について 2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 4  実験はじめました  撹拌実験(水面挙動の観察)  液面の観察のため、トレーサーに ビーズクッションのビーズを使用。 ビーズの比重、平均径、バラつき分布を メーカーに問い合わせるも  風洞実験(流れの観察) 中央にビーズの塊が・・・ トレーサーの選定がNGで 次回以降リベンジしたい。
  5. 5. OpenFOAMと風洞実験 2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 5  動機  楽しく勉強したい  分野の異なる人達と一つの現象について議論したい  OSSを活用してモノを作り楽しみたい  多岐にわたりすぎる活動を活用したい (CAD、FEM、CFD、最適化)  3Dプリンタも使うのも楽しそう 一家に一台、風洞が必要な気がする
  6. 6.  風洞作り  準備するもの  アクリル板4枚(148mm x 366mm x 2mm)  エポキシ系接着剤  ファン(入力電圧の低いもの)  ストロー 風洞準備 2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 6 ¥ 4,400
  7. 7. 風洞準備 2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 7  壊れる  接着剤が弱かった  せん断変形に弱かった (接着剤が完全乾燥していない段階で荷重を印加)
  8. 8. 風洞準備 2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 8  2号機作成  アクリル板2枚(146mm x 380mm x 2mm)  アクリル板2枚(150mm x 380mm x 2mm)  アクリル用接着剤  ファン(1号機の使いまわし)  ストロー +¥ 2,200
  9. 9. 風洞準備 2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 9  いろいろ置いてみた 電池 消しゴム K様
  10. 10. 風洞実験 2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 10  実験内容1  風洞内に単3電池を置き、後流を観察する  特徴ある流れ場の方が解析と比較しやすいため カルマン渦、双子渦を観察する  実験動画と解析結果から定性的な比較を行い、 定量的にはPIVした実験結果と比較する ファン ストロー 電池 カメラ
  11. 11. 風洞実験 2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 11  実験内容2  レイノルズ数Reが数十~数百で、 双子渦やカルマン渦が観察できる  空気中にて、ファンの回転数及び 流路圧損により流速を落とし、 渦の観察を行う  市販の一眼レフにて動画撮影を 実施する(60fps 1200x740)  トレーサは、 蚊取り線香(薔薇の香り)の煙を 使用する。 流速 0.1~0.5 m/s 電源をUSBから 電池BOXに変更 +¥ 800
  12. 12. 風洞実験 2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 12  レーザーシート  半導体レーザを用いて なんちゃってレーザーシートを作成 +¥ 2200 緑色が高い 赤色なら¥500 半導体 レーザ モジュール 天面図 側面図 アクリル丸棒
  13. 13. 実験結果 2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 13  双子渦 双子渦を 確認できた。 少し長細い レーザシートに ムラがある 動画:http://youtu.be/hhICIKTodoI
  14. 14. 実験結果 2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 14  カルマン渦? カルマン渦を 確認できた。 レーザシートに ムラがある 動画:http://youtu.be/d_DYqL-tCzs
  15. 15. 実験結果分析 2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 15  オープンソースPIVソフトの紹介  JPIV  Javaのためプラットフォームを選ばない  スクリプトも配布されており機能が豊富そう  http://www.jpiv.vennemann-online.de/index.html  OpenPIV  インターフェイスにMatlab,Python,Qt GUIがある  関数も少なくシンプルな設計(Python版を使用)  http://www.openpiv.net  上記2ソフトともに、設定値が悪いのか?動画が悪 いのか?PIV処理できなかった
  16. 16. 風洞実験のまとめ 2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 16  準備  接着中のアクリル板には無理な力をかけない  アクリル板の接着は専用のものを使うこと  半導体レーザーモジュールとアクリルの丸棒で レーザーシートもどきを作ることができる  結果  双子渦、カルマン渦を観察できた  結果分析  取得した画像が悪いためかPIV処理できなかった
  17. 17. OpenFOAMによる流体解析 2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 17  モデル(patch名の説明) inlet outlet maxY minY minZ maxZ(天井)は非表示 denchi0 denchi1 denchi2 denchi3
  18. 18. STL作成(FreeCAD) 2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 18  モデリングの実施  角柱作成  円柱作成  ブーリアン  面の分割  STLエクスポート  STLエクスポートは下記マクロを使用 http://ofbkansai.sakura.ne.jp/data/export.py
  19. 19. Mesh作成 2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 19  cfMesh  Creative Fields Ltd.が公開しているメッシャー  snappyHexMeshと比較して  メリット 短時間でメッシュが切れる レイヤー層が入りやすい  デメリット multiRegion対応していない  http://www.c-fields.com/solutions/products/meshing
  20. 20. 境界条件 2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 20  境界条件 流入速度は、 0.1 m/sと 0.5 m/sの2条件
  21. 21. 解析条件 2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 21  メッシュ条件  流体物性  ニュートン流体  層流モデル  動粘度:1.5e-5m^2/s 121392  解析条件 最大クーラン数:5 計算終了時間:8.5 s
  22. 22. 解析条件 2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 22  ソルバ設定
  23. 23. 解析条件 2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 23  スキーム
  24. 24. 解析結果 2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 24  双子渦 うまく双子渦ができて ない??
  25. 25. 解析結果 2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 25  カルマン渦 一応カルマン渦計算できている 動画:https://youtu.be/SLlxOvs4_PY
  26. 26. まとめ 2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 26  解析実施  FreeCADでモデリングして、 cfMeshでメッシュを作成した  解析結果  双子渦は見えるような見えないような?  カルマン渦を観察できた  定性的には現象をとらえることができた  まとめ  実験から定量的なデータを取得したい  当初の目的が達成できていない
  27. 27. 次回勉強会PR 2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 27  第38回オープンCAE勉強会@関西  日時:2015年6月13日  場所  大阪大学 豊中キャンパス 待兼山会館  午前  OpenFOAMカスタムLESモデルの作成講習  http://ocbkansai.connpass.com/event/14958  午後  通常の勉強会(実験もやります)  http://ocbkansai.connpass.com/event/14956
  28. 28. 文献 2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 28  田村守淑 pisoFoamによる 2次元円柱周りの流れの解析 (修正版) 第24回OpenCAE勉強会(岐阜)

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