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障害物への超音速流れの衝突

更新:2018/11/26
OpenFOAM 4.x

ケース

$FOAM_TUTORIALS/compressible/sonicFoam/laminar/forwardStep

概要

温度 1 K における音速が 1 m/s となるよう「正規化」した仮想的な非粘性気体の流れが、超音速で障害物へ衝突する様子の解析を 10 秒間分だけ行います。

領域 inlet から 3 m/s(マッハ数 3)で気体が流入し、領域 outlet から計算領域外に流出します。領域 top、bottom は対称境界とし、領域 obstacle を滑りなし壁の障害物とします。

モデル形状 モデル形状

乱流モデルは使用せずに、解析は2次元として行います。

気体の物性は以下の様にファイル constant/thermophysicalProperties で指定します。

mixture
{
	specie
	{
		nMoles          1;
		molWeight       11640.3;
	}
	thermodynamics
	{
		Cp              2.5;
		Hf              0;
	}
	transport
	{
		mu              0;
		Pr              1;
	}
}

メッシュは以下の通りで、メッシュ数は5250です。

メッシュ メッシュ

マッハ数、温度を可視化する場合は ParaView 上で「Properties」タブの「Ma」、「T」にチェックを入れます。

「Properties」タブの「k」、「epsilon」にチェック 「Properties」タブの「Ma」、「T」にチェック

計算結果は以下の通りです。

流速の大きさは以下の様になります。

0.5 秒での流速(U) 0.5 秒での流速(U)
2.5 秒での流速(U) 2.5 秒での流速(U)
5 秒での流速(U) 5 秒での流速(U)
10 秒での流速(U) 10 秒での流速(U)

また圧力分布は以下の様になります。

0.5 秒での圧力(p) 0.5 秒での圧力(p)
2.5 秒での圧力(p) 2.5 秒での圧力(p)
5 秒での圧力(p) 5 秒での圧力(p)
10 秒での圧力(p) 10 秒での圧力(p)

計算領域上側の領域 top が対称境界であることに注意してください。

実行コマンド

cp -r $FOAM_TUTORIALS/compressible/sonicFoam/laminar/forwardStep forwardStep
cd forwardStep

blockMesh
sonicFoam

paraFoam

計算時間

47秒 ※シングル、Inter(R) Core(TM) i7-8700 CPU @ 3.20GHz 3.19GHz