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Inter flowによる軸対称milkcrown解析
- 1. interFlowによる 軸対称milkCrown解析 ~OpenFOAM v1812 customlibraries~ moritam51@gmail.com 2022/3/12 1
- 2. はじめに • ミルククラウン解析においてVOF法で表面張力にCSFを使うと Spurious Currentによる誤差が問題となる. •２相流についてHenning Scheufler(DRL)が,OpenFOAMフレーム ワークで様々なモデルを含んだ新たなソルバー群を公開. • OpenFOAM v1812で利用可能 • その中のinterFlowは相変化がない非圧縮性流体向けソルバー. • 表面張力の曲率モデルとして,height function, parabolicfit, reconstructed distance function(RDF)が使える. • interFlowの各種の表面張力の曲率モデルを使って軸対称ミルク クラウン解析を実施し比較したので報告する. 2022/3/12 2 文献 https://arxiv.org/abs/2103.00870 コード https://github.com/DLR-RY/TwoPhaseFlow
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- 6. Reconstruct Distance Function 2022/3/126 IsoVectorとPLICでは 各セルの界面位置と面積ベクトルを計算 再構成された 界面距離 ghost point https://arxiv.org/abs/2103.00870
- 7. 表面張力クラス 2022/3/12 7 𝐹𝐶𝑆𝐹 =𝜎𝜅∇𝛼 𝜅 = −∇ ∙ 𝒏 𝒏 表面張力 曲率 曲率モデル 𝒏 = ∇𝛼 ∇𝛼 𝒏 = ∇Ψ ∇Ψ 界面中心を以下の式で界面高を補間 𝑓 = 𝐶0𝑥 + 𝐶1𝑥2 + 𝐶2𝑦 + 𝐶3𝑦2 + 𝑧 𝜅 = 𝑓𝑥𝑥 1 + 𝑓𝑥 + 𝑓𝑦𝑦 1 + 𝑓𝑦 − 2𝑓𝑥𝑓𝑦𝑓𝑥𝑦 1 + 𝑓𝑥 2 + 𝑓𝑦 2 3/2 ２次精度差分法により界面高を計算 https://arxiv.org/abs/2103.00870
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- 11. 計算モデル 項目 記号 単位• 数値 水滴密度 𝜌𝐿 kg/m3 1000 空気密度 𝜌𝐺 kg/m3 1.0 水動粘度 𝜇𝐿 m2/s 1.0e-3 空気動粘度 𝜇𝐺 m2/s 2.5e-5 表面張力 𝜎 N/m 0.073 ウェーバー数 𝑊 𝑒 - 250 オーネゾルゲ数 𝑂ℎ - 0.0014 液膜比 ℎ 𝐷 - 0.116 2022/3/12 11 水液膜厚 ℎ = 0.812𝑚𝑚 16𝑚𝑚 16𝑚𝑚 𝑔 = 9.81𝑚/𝑠2 水滴直径 𝐷 = 7𝑚𝑚 水滴速度 𝑉 = 1.615𝑚/𝑠 atmosphere wall symmetry 項目 内容 ソフトウエア OpenFoam v2106 or v1812 計算ソルバー interIsoFoam 乱流モデル なし(laminar) div(rhoPhi,U) linearUpwind pgh alpha.*|U PCG/DIC smothSolver/GaussSymmSeidel tolerance 1.0e-8
- 12. heightFunction 2022/3/12 12 interIsoFoam(1282) 4CPU ExecutionTime=138.75s interFlow(1282) isoAdvector,plicRDF,heightFunction 4CPU Execution Time=320.66s
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- 14. RDF 2022/3/12 14 interIsoFoam(1282) 4CPU ExecutionTime=138.75s interFlow(1282) isoAdvector,plicRDF,RDF 4CPU Execution Time=289.96s
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- 16. fitPalaboloid 2022/3/12 16 interIsoFoam(1282) 4CPU ExecutionTime=138.75s interFlow(1282) isoAdvector,plicRDF,fitParaboloid 4CPU Execution Time=278.58s
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- 18. おわりに • 非圧縮性２相流ソルバーinterFlowを紹介. • interFlowを用いて軸対称ミルククラウン解析を実施 •表面張力の曲率モデルheight function,parabolic fit, reconstructed distance function（RDF）の比較を実施 • どのモデルもベースのinterIsoFoamの2.5倍程度の計算時間が増加 • 計算結果は,ベースのinterIsoFoamとあまり差はないように思われ たが最もなめらかで,望ましい結果と感じたのはRDFであった • height functionに期待したがBasiliskと比べると界面形状に不連続 なところがあり残念.やはり,軸対称では,Wedgeセルがあることと ヘキサも歪んでいるためこのような結果と思われる. 2022/3/12 18
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- 20. インストール方法 （VMWare,Ubuntu20.04.3） 2022/3/12 20 基本的にホームページの説明に沿ってやればできる https://github.com/DLR-RY/TwoPhaseFlow Requires OpenFOAMv1812: git clone https://github.com/DLR-RY/TwoPhaseFlow cd TwoPhaseFlow ./Allwmake ./get-gmsh.sh # will install gmsh version 306 as gmshv306 # for AMR git submodule update --init --recursive cd modules/multiDimAMR/ ./Allwmake
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