porousSimpleFoamについて

[Kei]

みなさま、はじめまして。

圭と申します。

 

早速ですが、現在OpenFOAMの勉強をしておりまして、

porousSimpleFoamソルバーを用いて、粒状充填物を含む反応槽内のガス流れの計算に取り組んでいます。

（まだ反応項はソルバーに入れておらず、ガス流れの計算のみ）

 

そこで質問なのですが、このソルバーは

あらかじめ設定によって抵抗（dやf）を定めておき、

それにしたがって流体を流させるというやり方なのでしょうか。

 

porous領域にまんべんなく流体が流れているわけではない場合に、

porous領域に入ってきた流体の流れに応じて、抵抗が生じ、

その抵抗によってガス流れが変化するというスキームにはなっていないのでしょうか。

 

というのも、porous領域にガスが入ったとたん、ガス流れがporous領域にわたって

急に均質になり、porous領域に入るまでのガス流れとつながっていないような

結果となりまして、このような疑問を持ちました。

 

参考までに、porousなし（充填物なし）の空形状におけるガス流れと、porous領域を持った形状（充填物あり）の

ガス流れの計算結果の可視化ファイルを添付いたします。

（自動でテトラメッシュを作成したので、品質の悪い可視化となっているのは

ご容赦ください）

 

porous領域に入るまでは、空形状の場合と同じようなガス流れになり、

porous領域に入るに従い、そのガス流れがランダムにガス流れ方向を

変えて進んでいき（充填粒子のすき間を縫っていくように）、

次第にガス流れ方向から拡散していくという結果をイメージしておりました。

 

しかし、今回計算した結果は、porous領域に入ったとたん、

半径方向にわたって全て均一なガス流れとなったので、

これが妥当なのかと思い、質問させていただきました。

 

なお、設定した条件は、dは(x, y, z) = (9.38*10^7, 9.38*10^7, 9.38*10^7)で、

fは0としました（φ3mmの球形粒子が空隙率0.4で充填されているという条件から

dを算出し、系のRe数の値から粘性抵抗が支配的であると判断して、

fは0としました）。

 

CFDを始めたばかりで分からないことばかりですので、

皆様からのご教授をお願いしたいと思います。

 

よろしくお願いいたします。

[ohbuchi]

こんにちは。
設定したDarcy則のパラメータｄの値が大きいので、流路損失が大きくなり、流れが均一化されたのだと
思います。
流路に金網や多孔板などを入れて損失をつけると流れが均一化されます。これは整流装置として利用
されているものです。ポーラスも整流装置として利用されますので、均一化されるのが自然な結果です。
ただ、ポーラスがスカスカであれば、損失が小さくなるので均一化の効果が減少してポーラス内の流れ
が不均一になってきます。ｄ値を小さくして試すと良いでしょう。


2015年9月29日火曜日 14時44分31秒 UTC+9 Kei:

[Kei]

ohbuchi様

 

ご返信ありがとうございます。

 

D=150/(粒子径)^2*(1－空隙率)^2/(空隙率)^3

の式に、実際の実験条件である、

粒子径＝3mm、空隙率＝0.4

を代入してDを算出したのですが、

この計算式が間違っているということでしょうか。

 

それとも、この値であれば、実際のガス流れもこのように”整流”されていると

考えていいのでしょうか。

 

 

また、初めに投稿したベクトル図の計算結果を、

paraViewで流線（StreamTracer）によって可視化したところ、

この添付ファイルのようになりました。

（Seed Type : High Resolution Line Source）

 

これは、計算結果ではなく可視化方法に問題があるということでしょうか。

 

おかしな点がございましたら、アドバイスいただけないでしょうか。

 

よろしくお願いいたします。

 

2015年9月29日火曜日 16時19分10秒 UTC+9 ohbuchi: