プロペラ周りのキャビテーション

OpenFOAM 4.x

ケース

$FOAM_TUTORIALS/multiphase/interPhaseChangeDyMFoam/propeller

概要

管の中で主流方向を軸として回転するプロペラの周りに発生するキャビテーション（圧力差によって生成・消滅する気泡）の様子を0.1秒分だけ計算します。

モデル モデル

流体は領域 inlet から速度 (0, -15, 0) m/sで流入し、領域 outlet から流出します。プロペラは Y 軸を回転軸として時間に依存して最初 628 rad/s、次に 419 rad/s の回転速度で回転します。回転領域、回転軸、回転速度はファイル constant/dynamicMeshDict で以下の様に指定します。

dynamicFvMesh   solidBodyMotionFvMesh;
motionSolverLibs ( "libfvMotionSolvers.so" );
solidBodyMotionFvMeshCoeffs
{
    cellZone        innerCylinderSmall;
    solidBodyMotionFunction  rotatingMotion;
    rotatingMotionCoeffs
    {
        origin      (0 0 0);
        axis        (0 1 0);
        omega       table
        (
            (0    0)
            (0.01  628)
            (0.022  628)
            (0.03  419)
            (100   419)
        );
    }
}

メッシュは以下の通りで、メッシュ数は903254です。

メッシュ メッシュ（全体）
メッシュ（YZ断面） メッシュ（YZ断面）
メッシュ（AMI付近） メッシュ（AMI付近）
メッシュ（プロペラ） メッシュ（プロペラ）

計算結果は以下の通りです。

最終時刻での流速（U） 最終時刻での流速（U）
最終時刻での圧力（p_rgh） 最終時刻での圧力（p_rgh）
0.03秒での翼表面の液相体積率（alpha.water） 0.03秒での翼表面の液相体積率
0.1秒での翼表面の液相体積率（alpha.water） 0.1秒での翼表面の液相体積率

回転速度に応じてキャビテーションの発生位置が変わることがわかります。

実行コマンド

cp -r $FOAM_TUTORIALS/multiphase/interPhaseChangeDyMFoam/propeller propeller
cd propeller

blockMesh
surfaceFeatureExtract
snappyHexMesh -overwrite
renumberMesh -overwrite
rm -rf 0

topoSet -dict system/createInletOutletSets.topoSetDict
createPatch -overwrite

cp -rf 0.orig 0

decomposePar
mpirun -np 4 interPhaseChangeDyMFoam -parallel
reconstructPar

paraFoam

計算時間

  • メッシュ作成：6分11.86秒　※シングル
  • 解析：21時間32分09.8秒　※4並列

※Inter(R) Core(TM) i7-2600 CPU @ 3.40GHz 3.40GHz