液面に浮かぶ剛体の動き

OpenFOAM 4.x

ケース

$FOAM_TUTORIALS/multiphase/interDyMFoam/ras/floatingObject

概要

解析モデル 解析モデル

メッシュを変形させることで水面に浮かんだ物体の動きを6秒分だけ計算します。解析領域は天井面（Z 軸方向最大面）のみ開放されているとし、それ以外の面は壁であるとします。

メッシュ変形の設定はファイル constant/dynamicMeshDict で以下の様に指定します。水面に浮かんだ物体（領域 floatingObject）に働く力に応じて剛体移動計算が行われ、その結果に応じてメッシュが変形します。剛体計算にはニューマーク法が使用されます。

dynamicFvMesh       dynamicMotionSolverFvMesh;
motionSolverLibs   ("librigidBodyMeshMotion.so");
solver             rigidBodyMotion;

rigidBodyMotionCoeffs
{
    report          on;

    solver
    {
        type Newmark;
    }

    accelerationRelaxation 0.7;

    bodies
    {
        floatingObject
        {
            type            cuboid;
            parent          root;

            // 直方体の寸法
            Lx              0.3;
            Ly              0.2;
            Lz              0.5;

            // 直方体の密度
            rho             500;

            // 直方体の質量
            mass            #calc "$rho*$Lx*$Ly*$Lz";
            L               ($Lx $Ly $Lz);
            centreOfMass    (0 0 0.25);
            transform       (1 0 0 0 1 0 0 0 1) (0.5 0.45 0.1);

            joint
            {
                type            composite;
                joints
                (
                    {
                        type Py;
                    }
                    {
                        type Ry;
                    }
                );
            }

            patches         (floatingObject);
            innerDistance   0.05;
            outerDistance   0.35;
        }
    }
}

メッシュは以下の通りで、メッシュ数は11640です。

メッシュ メッシュ
領域 floatingObject 周りのメッシュ 領域 floatingObject 周りの分割の様子

計算結果は以下の通りです。

液相 water の体積率0.5の位置
初期時刻での液面、浮遊物体、メッシュ断面 初期時刻での液面、浮遊物体、メッシュ断面
時刻3.4秒での液面、浮遊物体、メッシュ断面 時刻3.4秒での液面、浮遊物体、メッシュ断面

波によって揺れる物体が、メッシュの変形によって再現されていることがわかります。

実行コマンド

cp -r $FOAM_TUTORIALS/multiphase/interDyMFoam/ras/floatingObject floatingObject
cd floatingObject

blockMesh
topoSet
subsetMesh -overwrite c0 -patch floatingObject
cp -r 0.orig 0
setFields

interDyMFoam

paraFoam

計算時間

2分33.89秒　※シングル、Inter(R) Core(TM) i7-2600 CPU @ 3.40GHz 3.40GHz

参照