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フィルターのある流路への水の散布

更新:2018/9/25
OpenFOAM 4.x

ケース

$FOAM_TUTORIALS/lagrangian/reactingParcelFoam/filter

概要

下図に示すようなフィルターのある流路の2次元モデル形状を考え、5秒間分の流れを計算します。領域 inlet から空気(窒素 79 %、酸素 21 %)が流速 5 m/s 、温度 350 K で流入します。流路壁面の温度は 400 K です。

さらに流入口側の4点 injections で1秒間、流出口側の点 source で2秒間、水を流入させます。流入口側は計算用粒子の形で水の流入を行います。

モデル形状 モデル形状

フィルターは、ディレクトリ constant にあるファイル fvOptions で以下のようにセルゾーン filter を多孔質体として定義することで設定しています。

		
filter1
{
    type            explicitPorositySource;
    active          yes;

    explicitPorositySourceCoeffs
    {
        selectionMode   cellZone;
        cellZone        filter;

        type            DarcyForchheimer;

        DarcyForchheimerCoeffs
        {
            d   (500000 -1000 -1000);
            f   (0 0 0);

            coordinateSystem
            {
                type    cartesian;
                origin  (0 0 0);
                coordinateRotation
                {
                    type    axesRotation;
                    e1  (1 0 0);
                    e2  (0 1 0);
                }
            }
        }
    }
}		

粒子の性質はディレクトリ constant にあるファイル reactingCloud1Properties で定義しています。 ただし流入位置などは同じディレクトリのファイル parcelInjectionProperties に以下のように定義し、これを reactingCloud1Properties 内で参照することで設定しています。

// (x y z) (u v w) d rho mDot T Cp (Y0..Y2) (Yg0..YgN) (Yl0..YlN) (Ys0..YsN)
(
    (0.1 0.32 0.0) (0.5  0.25 0.0) 0.001 1000 0.2 300 4200 (0 1 0) () (1) ()
    (0.1 0.44 0.0) (0.5  0.10 0.0) 0.001 1000 0.2 300 4200 (0 1 0) () (1) ()
    (0.1 0.56 0.0) (0.5 -0.10 0.0) 0.001 1000 0.2 300 4200 (0 1 0) () (1) ()
    (0.1 0.68 0.0) (0.5 -0.25 0.0) 0.001 1000 0.2 300 4200 (0 1 0) () (1) ()
);

メッシュの作成ではまず blockMesh でメッシュを作成します。その後、topoSet で流路流入側、フィルター、流路流出側のセルゾーン、フェイスゾーンを定義し、createBaffles でそのフェイスゾーンを使用して流路とフィルターの境界である領域内部面を作成しています。

メッシュは以下の通りです。メッシュ数は1720です。

メッシュ メッシュ

計算結果は以下の通りです。

水の分布(H2O)

また計算粒子の動きは以下の様になります。なお粒子の色は速度を表しています。

0.8秒での計算粒子 0.8秒での計算粒子
1.5秒での計算粒子 1.5秒での計算粒子
2秒での計算粒子 2秒での計算粒子
3秒での計算粒子 3秒での計算粒子
5秒での計算粒子 5秒での計算粒子

実行コマンド

cp -r $FOAM_TUTORIALS/lagrangian/reactingParcelFoam/filter
cd filter

blockMesh
topoSet
createBaffles -overwrite

reactingParcelFoam

paraFoam

計算時間

1分7.42秒 ※シングル、Inter(R) Core(TM) i7-2600 CPU @ 3.40GHz 3.40GHz