半円形の凸部がある床面への水の滴下

OpenFOAM 4.x

ケース

$FOAM_TUTORIALS/lagrangian/reactingParcelFilmFoam/cylinder

概要

半円形の凸部がある床面に水を滴下し、床面を伝って流れる水の様子を計算します。液膜モデルを使用することで床面付近のメッシュを細かくすることなしに床面の水の動きを計算できます。全体で20秒間分の計算を行ないます。

モデル形状 モデル形状

離散粒子の物性はディレクトリ constant 内のファイル reactingCloud1Properties で定義されています。滴下位置は同じディレクトリのファイル parcelInjectionProperties で以下のように定義した上でそれをファイル reactingCloud1Properties 内の injectionModels 設定で参照しています。

// (x y z) (u v w) d rho mDot T Cp (Y0..Y2)
(
    (0 1.95 -0.2) (0 -5 0) 0.001 1000 0.002 300 4200 (1)
    (0 1.95    0) (0 -5 0) 0.001 1000 0.002 300 4200 (1)
    (0 1.95  0.2) (0 -5 0) 0.001 1000 0.002 300 4200 (1)
);

液膜モデルはディレクトリ constant 内のファイル surfaceFilmProperties で以下のようにして設定しています。

surfaceFilmModel thermoSingleLayer;
regionName      wallFilmRegion;
active          true;

thermoSingleLayerCoeffs
{
    filmThermoModel liquid;
    
    liquidCoeffs
    {
        useReferenceValues  no;
        liquid      H2O;
    }
    
    filmViscosityModel liquid;
    deltaWet    1e-4;
    hydrophilic no;
    turbulence  laminar;
    
    laminarCoeffs
    {
        Cf          0.005;
    }
    
    forces
    (
        thermocapillary
    );
    
    injectionModels ();
    phaseChangeModel none;
    radiationModel none;
    
    upperSurfaceModels
    {
        heatTransferModel constant;
        constantCoeffs
        {
            c0                1e-8;
        }
    }
    
    lowerSurfaceModels
    {
        heatTransferModel constant;
        constantCoeffs
        {
            c0                1e-8;
        }
    }
}

メッシュは以下の通りです。液膜モデル用のメッシュの厚みは1メッシュです。

空間側のメッシュ 空間側のメッシュ
液膜モデル用のメッシュ 液膜モデル用のメッシュ
液膜モデル用のメッシュ（拡大） 液膜モデル用のメッシュ（拡大）

計算結果は以下の通りです。

時刻0.5秒での床面上の水分布（deltaf） 時刻0.5秒での床面上の液膜厚さ（deltaf）
時刻3秒での床面上の水分布（deltaf） 時刻3秒での床面上の液膜厚さ（deltaf）
時刻10秒での床面上の水分布（deltaf） 時刻10秒での床面上の液膜厚さ（deltaf）
時刻20秒での床面上の水分布（deltaf） 時刻20秒での床面上の液膜厚さ（deltaf）

実行コマンド

cp -r $FOAM_TUTORIALS/lagrangian/reactingParcelFilmFoam/cylinder cylinder
cd cylinder

cp -rf 0.orig 0
blockMesh

topoSet
extrudeToRegionMesh -overwrite

paraFoam -touch
paraFoam -touch -region wallFilmRegion

reactingParcelFilmFoam

paraFoam

いったん blockMesh で空間側のメッシュを作成した後、ユーティリティー topoSet、extrudeToRegionMesh を使用して床面のメッシュを押し出して液膜モデル用のメッシュを作成しています。

計算時間

1時間2分4.63秒　※シングル、Inter(R) Core(TM) i7-2600 CPU @ 3.40GHz 3.40GHz