回転翼による流れの撹拌

OpenFOAM 4.x

ケース

$FOAM_TUTORIALS/compressible/rhoPimpleDyMFoam/annularThermalMixer

概要

流れの中に置かれた回転翼が流れを撹拌する様子を2秒間だけ計算します。

解析領域は同心円状の2つの円筒に分けられています。内側の円筒には回転軸（領域 shaft：下図の青色部）とそれに取り付けられた翼（領域 rotorBlades：下図の緑色部）、外側の円筒には静止翼（領域 statorBlades：下図の赤色部）が存在し、さらに内側の円筒は速度 25 rad/s で回転しています。また内側の円筒の Z 最小面から 0.2 m/s、 外側の円筒の Z 最小面から 0.1 m/s　で流れが流入し、両円筒の Z 最大面から流出します。

モデル形状 モデル形状

境界条件や内側の円筒の回転量はフォルダ constant 内のファイル boundaryConditions、caseSettings で定義され、これらファイルをインクルードすることで参照されています

例えば内側の円筒の回転量はフォルダ constant 内のファイル dynamicMeshDict で以下のように定義されていますが実際の回転量 omega の値はファイル caseSettings で定義され、それを $:meshMotionProperties.omega で参照しています。

#include "${FOAM_CASE}/constant/caseSettings"

dynamicFvMesh   solidBodyMotionFvMesh;

solidBodyMotionFvMeshCoeffs
{
	cellZone        rotatingZone;

	solidBodyMotionFunction  rotatingMotion;
	rotatingMotionCoeffs
	{
		origin      (0 0 0);
		axis        (0 0 1);
		omega       $:meshMotionProperties.omega;
	}
}

乱流モデルは標準 k-ε モデルを使用しています。

メッシュは以下の通りで、メッシュ数は198676です。

メッシュ メッシュ
メッシュ（回転軸と翼部） メッシュ（回転軸と翼部）
メッシュ断面 メッシュ断面

計算結果は以下の通りです。

流速（U）

最終時刻での領域中央断面での様子は以下の様になります。

最終時刻での流速（U） 最終時刻での流速（U）
最終時刻での密度（rho） 最終時刻での密度（rho）
最終時刻での温度（T） 最終時刻での温度（T）

実行コマンド

cp -r $FOAM_TUTORIALS/compressible/rhoPimpleDyMFoam/annularThermalMixer annularThermalMixer
cd annularThermalMixer

# メッシュを作成
surfaceFeatureExtract
blockMesh
snappyHexMesh -overwrite
createBaffles -overwrite
mergeOrSplitBaffles -split -overwrite

# 初期条件をコピー
cp -r 0.orig 0

rhoPimpleDyMFoam

paraFoam

計算時間

50分44.93秒　※シングル、Inter(R) Core(TM) i7-8700 CPU @ 3.20GHz 3.19GHz