OpenFoamでのDNS

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鷹木 勇人

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Aug 25, 2021, 2:04:31 AM8/25/21
to OpenFOAM
本サイトの情報にいつもお世話になっております．Takagiと申します．
現在OpenFoam6を使用してベナール対流のDNSを試みております．

ソルバーはbuoyantBoussinesqPimpleFoam，格子数と最小・最大格子幅は参考論文(Reference)と同様に設定しています．

無次元温度Θのrms値を比較して妥当性を確認しているのですが，以下の赤い実線のように非対称的な分布，壁面以外での値が過少に算出されていることが現在問題となっております(yは垂直方向座標)．



fvSchemes
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ddtSchemes
{
    default backward;
}

gradSchemes
{
    default         Gauss linear;
}

divSchemes
{
    default         none;

    div(phi,U)      Gauss QUICK;
//    div(phi,K)      Gauss QUICK;
//    div(phi,h)      Gauss QUICK;
//    div(phi,k)      Gauss QUICK;
//    div(phi,epsilon) Gauss QUICK;
//    div(phi,R)      Gauss QUICK;
//    div(R)          Gauss QUICK;
//    div(Ji,Ii_h)    Gauss upwind;
    div(((rho*nuEff)*dev2(T(grad(U))))) Gauss QUICK;
    div(Ji,Ii_h)    bounded Gauss linearUpwind Gauss linear;
div((nuEff*dev2(T(grad(U))))) Gauss linear;
div(phi,T)            Gauss QUICK;
div(phi,T2)            Gauss QUICK;
}

laplacianSchemes
{
    default        Gauss linear uncorrected;
}

interpolationSchemes
{
    default         linear;
}

snGradSchemes
{
    default         uncorrected;
}
fluxRequired
{
    default         no;
    p_rgh;
}
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
fvSolutions
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

solvers
{
    "rho.*"
    {
        solver          PCG;
        preconditioner  DIC;
        tolerance       1e-6;
        relTol          0.01;
    }

    "p_rgh.*"
    {
        solver           GAMG;
        tolerance        1e-6;
        relTol           0.01;

        smoother         GaussSeidel;

    }

    "(U|h|k|epsilon|R|T).*"
    {
        solver           PBiCGStab;
        preconditioner   DILU;
        tolerance        1e-6;
        relTol           0.01;
    }

    "Ii.*"
    {
        solver          GAMG;
        tolerance       1e-9;
        relTol          0;
        smoother        symGaussSeidel;
        maxIter         100;
        nPostSweeps     1;
    }
}

PIMPLE
{
    momentumPredictor   yes;
    nCorrectors         2;
    nNonOrthogonalCorrectors 0;
    pRefCell        0;
    pRefValue       0;
}


relaxationFactors
{
        "ILambda.*"     0.7;
        //".*Final"       1.0;
}
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

スキーム等は上記のように設定しております．精度の向上のために何か改善点はありますでしょうか．

よろしくお願い致します．

_20210825_1450_31.png

Youhei Takagi

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Aug 25, 2021, 4:22:24 AM8/25/21
to open...@googlegroups.com
Takagiさま

高木と申します。

参考論文の内容がわからないので的外れかもしれませんが、乱流だとすると、
十分に発達していない状況でアンサンブル平均をとると、流路中心(y=1.0)に
対して非対称になるかもしれません。

また、divSchemesがQUICKなので、DNSとしては数値粘性が強くて過小評価に
なったのではないでしょうか？もし、参考論文がスペクトル法+壁方向に差分法
などのようなスキームでしたら、OpenFOAMではもっと格子点数を増やすことが
必要です。

以上よろしくお願いいたします。

2021年8月25日(水) 15:04 鷹木 勇人 <tym6...@st.yamagata-u.ac.jp>:
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Masashi Imano

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Aug 25, 2021, 4:49:13 AM8/25/21
to OpenFOAM
今野です．

離散化スキームや線形ソルバの設定を一度BernardCellsのtutorialに合わせてみたら如何でしょうか?

BernardCells: tutorial demonstrating Bernard cells

2021年8月25日水曜日 17:22:24 UTC+9 yotakagi:

鷹木 勇人

unread,
Aug 25, 2021, 6:50:00 AM8/25/21
to OpenFOAM
高木様

Takagiです

情報ありがとうございます．

時間平均の開始時間に関しましては，現在も複数パターン試しております．ただ乱流解析の経験が浅く発達状態を大味で取ってしまっているため，引き続き検討して参ります．

数値粘性の少ないスキームですとこちら(http://penguinitis.g1.xrea.com/study/OpenFOAM/scheme_settings.html)を参考にする限りSuperBeeなどが適切でしょうか．

参考論文はスペクトル法で計算しております．こちらでも以前参考論文よりも格子数を増やして(各座標120⇒160個)計算を行ったのですが，あまり良い結果が得られませんでした．
差し支えなければ，高木様の経験上どれほど格子数を増やすと良かったか教えていただけますでしょうか.

質問ばかりで申し訳ございません．よろしくお願い致します．

Takagi

2021年8月25日水曜日 17:49:13 UTC+9 Masashi Imano:

鷹木 勇人

unread,
Aug 25, 2021, 6:52:58 AM8/25/21
to OpenFOAM
今野様

Takagiです．

情報ありがとうございます．

チュートリアルケースを試したことがなかったため，一度計算して検討いたします．

よろしくお願い致します．

Takagi

2021年8月25日水曜日 19:50:00 UTC+9 鷹木 勇人:

Youhei Takagi

unread,
Aug 25, 2021, 6:59:46 PM8/25/21
to open...@googlegroups.com
高木です。

流れが十分に発達しているかどうかは、何か統計量を出力して、
時間履歴をモニターされると良いかと思います(既にやっていたら
すみません)。熱対流は専門でないので分からないのですが、
壁面での熱流束などを見るのでしょうか。

divSchemeですが、平面のみで構成されているベナール対流ならば、
Gauss linearでも発散しないと思います(チャネル流れのチュートリアルを
ご参照ください)。お試しください。

格子依存性ですが、こちらも熱対流は専門ではないので、トライした
ことがありません。梶島先生の教科書にはチャネル流れでの格子依存性が
書かれていますので、未読でしたらご確認ください。

以上よろしくお願いいたします。

2021年8月25日(水) 19:50 鷹木 勇人 <tym6...@st.yamagata-u.ac.jp>:
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鷹木 勇人

unread,
Aug 26, 2021, 12:25:57 AM8/26/21
to OpenFOAM
高木様

takagiです．

統計量のモニターとスキームの変更は引き続き試しておりますので，教科書を確認して格子数を増やしトライさせていただきます．

ありがとうございます．

2021年8月26日木曜日 7:59:46 UTC+9 yotakagi:
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