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液体中への気体の吹込み

更新:2017/7/10
OpenFOAM 4.x

ケース

$FOAM_TUTORIALS/multiphase/twoPhaseEulerFoam/laminar/injection

概要

8割程度まで水が満たされた容器に空気を吹き込む様子を10秒間分、計算します。容器は上面(領域 outlet)のみが開放されているとし、 Z 方向は1メッシュとして2次元問題として計算を行います。

解析モデル 解析モデル

空気の発生位置、発生条件はファイル constant/fvOptions で以下の様に設定します。

injector1
{
    timeStart       0.1;
    duration        5;
    selectionMode   points;
    points
    (
        (0.075 0.2 0.05)
    );
}

options
{
    massSource1
    {
        type            scalarSemiImplicitSource;
        scalarSemiImplicitSourceCoeffs
        {
            $injector1;
            volumeMode      absolute;
            injectionRateSuSp
            {
                thermo:rho.air     (1e-3 0); // kg/s
            }
        }
    }

    momentumSource1
    {
        type            vectorSemiImplicitSource;
        vectorSemiImplicitSourceCoeffs
        {
            $injector1;
            volumeMode      absolute;
            injectionRateSuSp
            {
                U.air           ((0 -1e-2 0) 0); // kg*m/s^2
            }
        }
    }

    energySource1
    {
        type            scalarSemiImplicitSource;
        scalarSemiImplicitSourceCoeffs
        {
            $injector1;
            volumeMode      absolute;
            injectionRateSuSp
            {
                e.air      (500 0); // kg*m^2/s^3
            }
        }
    }
}

また air、water の各相の物性はファイル constant/phaseProperties、constant/thermophysicalProperties.air、constant/thermophysicalProperties.water で設定されています。

メッシュは以下の通りで、メッシュ数は1875です。

メッシュ メッシュ

計算結果は以下の通りです。

相 air の体積率(alpha.air)
初期時刻での相 air の体積率(alpha.air) 初期時刻での相 air の体積率(alpha.air)
時刻1.2秒での相 air の体積率(alpha.air) 時刻1.2秒での相 air の体積率(alpha.air)
時刻5秒での相 air の体積率(alpha.air) 時刻5秒での相 air の体積率(alpha.air)

実行コマンド

cp -r $FOAM_TUTORIALS/multiphase/twoPhaseEulerFoam/laminar/injection injection
cd injection

blockMesh
setFields

twoPhaseEulerFoam

paraFoam

計算時間

1分37.64秒 ※シングル、Inter(R) Core(TM) i7-2600 CPU @ 3.40GHz 3.40GHz