OpenFOAMで流体にかかっている応力の表示方法について

[foam]

　当方OpenFOAM初心者でXSimを用いて、Herschel-bulkreyモデルの粘塑性流体を物体に衝突させる研究をしております。

　そして、paraviewで表示させる所まで成功したのですが、降伏している範囲を調べるために、流体にかかっている応力をparaviewで表示させることは可能でしょうか。

　ご教示よろしくお願いいたします。

[M.TANAKA]

foamさん

田中と申します。私も答えは分かりませんが、何かの参考になればと思いコメントします。

【結論】要求を実現する手段として、おそらくOpenFOAMのcodedというファンクションオブジェクトが使えるのではないかと予想します。

【私の事例】ニュートン流体ですが、流れの散逸関数、つまり粘性により生じる熱の分布を可視化しようとしたことがあります。OpenFOAMの標準ファンクションオブジェクトには散逸関数はないので、codedという自分で式を定義できるファンクションオブジェクトを使いました。コードは以下に保管しています：

OpenFOAMScripts / post-process / Work rate irreversibly transferred to internal energy · GitLab

【どう応用すれば？】ファンクションオブジェクトcodedでやったことは、ざっくり言うと①Uやμなどのデフォルトで計算される量を読み込む②それらの関数として、散逸関数を定義する、の２つです。Herschel-bulkreyモデルにおける応力（圧力＋粘性力）テンソルがp,U,etcでどう定義されるかが分かっているなら、同様の手順で応力テンソルを出力することができるのではと思います。

【補足】粘塑性流体のことは知らないのですが、「流体にかかっている応力をparaviewで表示させる」がvon Mises応力のような代表スカラーを指すのだとしたら、「まず応力テンソルを計算する」→「そのテンソルから代表スカラーを計算する」の2ステップ必要かと思います。

※やり方は一つではないと思います。私が知らないだけで、もっと簡便な方法もあるかもしれません。

2023年11月24日金曜日 10:39:25 UTC+9 foam:

[kominami]

foamさん

kominamiです

foamさんが対象にしているのが粘塑性流体で粘弾性流体ではないため，応力というのは流体のせん断応力か壁面せん断応力のどちらかのことだと思います．

せん断応力については，この掲示板に既にいくつかの書き込みがあります．
https://groups.google.com/g/openfoam/search?q=%E3%81%9B%E3%82%93%E6%96%AD%E5%BF%9C%E5%8A%9B

＞流体にかかっている応力をparaviewで表示させることは可能でしょうか。

壁面せん断応力は，OpenFOAMの計算中にpostProcess機能で出力できます．
下記のQiitaの記事を参照してください．
※　Foundation版とESI版やバージョンについての違いがあるかもしれません．
https://qiita.com/takaf05/items/2069fd587486aaddbfbc


せん断応力については， もしかしたらShearとかいうpostProcess機能があったかもしれません．

なかったとしたら，paraViewを使うと速度勾配までは図化できます．（速度勾配と粘性係数の積が流体せん断応力です．）

フィルター：Gradient
Scalar Array = U
Result Array Name =　<任意>
表示対象 = <任意>のMagunitude
とすれば速度の勾配の大きさが図化されます．

または
フィルター：ComputeDerivatives
Vectors = U
Output tensor type = Vector Gradient
表示対象 = Vector Gradient の Magnitude
でも速度の勾配の大きさが図化されます．

あとは，粘性係数との積をフィルター：Calculatorで計算したいのですが，Calculatorで速度勾配の大きさを参照できませんでした．

※　paraviewのバージョンについての違いがあるかもしれません．

2023年11月24日金曜日 10:39:25 UTC+9 foam:

　当方OpenFOAM初心者でXSimを用いて、Herschel-bulkreyモデルの粘塑性流体を物体に衝突させる研究をしております。

[Hajime YAMAMOTO]

　　ご回答ありがとうございます。

　壁面せん断応力の表示の仕方は最近理解しました。kominami様の指摘の通りせん断応力について掲示板内を探してみたのですが、2013/10/29のyutaka様の「せん断応力について」という投稿が私と全く同じ質問でした。しかし、そのスレッド内では解決していませんでした。

一方、流体にかかっているせん断応力の定義についてはすっかり抜けていました、ありがとうございます。粘性係数と速度勾配の積をCalculatorで計算する方法は素晴らしいヒントになりました。後はCalculatorの使い方とpostprocess機能について勉強を深めようと思います。本当にありがとうございました。

[M.TANAKA]

ちょっと調べてみたのですが， Herschel-bulkreyモデルというのは降伏前の状態を「粘性係数nuが莫大である」としてモデル化しているようですね．

OpenFOAMで適当に平板間流れを計算してみましたが，pやUの他にnuという量が出力され，流動部ではnuが小さくなっている様子が確認できました．
＞降伏している範囲を調べるため

の方法をお探しなら，応力を後から算出しなくても，単にnuが小さい領域を可視化するだけでも良いのではと感じました．

2023年11月29日水曜日 12:45:33 UTC+9 Hajime YAMAMOTO:

[Hajime YAMAMOTO]

返信遅くなり申し訳ありません。

TANAKA様のおっしゃる通りnuの変化を観測することで、流体が降伏している領域が分かりました。

大変参考になりました、今回の件ありがとうございました。

2023年12月1日(金) 16:57 M.TANAKA <tanaka19m...@gmail.com>:

--
このメールは Google グループのグループ「OpenFOAM」に登録しているユーザーに送られています。
このグループから退会し、グループからのメールの配信を停止するには openfoam+u...@googlegroups.com にメールを送信してください。
このディスカッションをウェブ上で閲覧するには https://groups.google.com/d/msgid/openfoam/418146bf-6060-4d40-9257-cfe24badcbb7n%40googlegroups.com にアクセスしてください。