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SRF 機能による回転ミキサー

更新:2017/6/1
OpenFOAM 4.x

ケース

$FOAM_TUTORIALS/incompressible/SRFSimpleFoam/mixer

概要

円筒内で Z 軸を回転軸として 1000 rpm で回転するミキサーの解析を行います。遠心力、コリオリ力を考慮することで計算領域全体の回転を再現します(SRF 機能)。

流体は領域 inlet(Z最大面)から (0, 0, -10) m/s で流入し、領域 outlet(Z最小面)から流出します。領域 outerWall は静止壁、ミキサー表面(領域 innerWall)はすべりなし壁条件としています。形状の1/4だけモデル化し、分割面(cyclic_half0、cyclic_half1)に周期境界を使用して全体の流れを見積もります。

モデル形状 モデル形状
モデル形状(流れ断面方向) モデル形状(流れ断面方向)

回転軸、回転数は以下の様にファイル constant/SRFProperties で指定しています 。

SRFModel        rpm;
origin          (0 0 0);
axis            (0 0 1);
rpmCoeffs
{
    rpm         1000;
}

回転座標系に対する流速の境界条件をファイル 0/Urel で指定しています。ただし領域 inlet、領域 outerWall に対しては以下の様に SRFVelocity タイプを設定し、「relative no;」として静止座標系での速度を設定しています。

inlet
{
    type            SRFVelocity;
    inletValue      uniform (0 0 -10);
    relative        no;
    value           uniform (0 0 0);
}

outerWall
{
    type            SRFVelocity;
    inletValue      uniform (0 0 0);
    relative        no;
    value           uniform (0 0 0);
}    

乱流モデルには k-ω SST モデルを使用します。

メッシュは以下の通りで、メッシュ数は33600です。

メッシュ メッシュ

静止系での流速を可視化する場合は ParaView 上で「Properties」タブの「U」にチェックを入れます。時刻0のデータには「U」が無いことに注意してください。

「Properties」タブの「U」にチェック 「U」にチェック

計算結果は以下の通りです。

円筒中央付近での断面方向の流速(U) 円筒中央付近での断面方向の流速(U)
円筒中央付近での断面方向の圧力(p) 円筒中央付近での断面方向の圧力(p)

実行コマンド

cp -r $FOAM_TUTORIALS/incompressible/SRFSimpleFoam/mixer mixer
cd mixer

blockMesh
SRFSimpleFoam

paraFoam

計算時間

2分12.34秒 ※シングル、Inter(R) Core(TM) i7-2600 CPU @ 3.40GHz 3.40GHz

参照

OpenFOAM -回転領域を含む流体計算 (Rotating Geometry)-, Fumiya Nozaki