液体表面の形状予測

[art.sugawara]

いつも皆様にはお世話になっております。

 

tutorials/multiphase/interFoam/laminar/capillaryRiseを参考にして、

主題のシミュレーションに取り組んでおりますがいろいろ難航しています。

 

扱っている流体は溶融はんだと空気です。damBreakのように一面を開放

にした解析領域の内部に固体を模したSTLを入れて、それに溶融はんだが

乗っかっているイメージです。重力、表面張力、STL壁面でのはんだ濡れ

を考慮しています。困っているのは、

(1)controlDictのdeltaT（最初の解析時刻）を変えると結果が変わる。

(2)最大クーラン数<0.2の設定だが瞬間的に非常に大きなクーラン数になる。

(3)alpha1=0.5の等値面を見ると途中までは理にかなった形状なのに、

ある時刻以降消えうせる。（解析領域全体で微小なalpha1しかない）

特に最後の件は致命的です。

 

それと、題意からすると非定常解析ではなく定常解析を行なうべきでは

という疑問もあります。よろしくお願いします。

 

[ohbuchi]

何ともお答えしようがありません。もしinterFoamのままならとても起こりそうもない症状です。
しかし、溶融はんだとの事、恐らく熱輸送方程式などを加えておられる事と推察します。
自動時間刻み調整は、各ステップ開始時にクーラン数を計算しその値からDTを決定しますので
瞬間的に結果としてクーラン数が大きくなるということは、速度の推定値が異常に大きな値に
なっていることが伺えます。従って、カスタマイズされたコードに問題があると思われるのですが。
もしそうなら、運動量保存式が満足されていないため、界面が消失する現象が起こることも
有り得ます。
もう少し詳しい内容が分かれば具体的な問題も見つけられるかも知れませんが。

ご参考まで。




2014年1月21日火曜日 15時07分51秒 UTC+9 art.sugawara:

[art.sugawara]

ohbuchi　様、いつもお世話になっております。

 

溶融はんだということで高温状態ではありますが等温解析です。

プログラムをいじるスキルもないので素のinterFoamのままです。

添付ファイルをご覧ください。初期、0.2ms、2.9msの結果ですが、

3.0msに達する前に浮動小数点エラーとなりました。2.8msまで

はそれなりの結果だったのですが。

ちなみにSTAR-CCM+でも解析しています。10msの結果を

添付しました。

問題をあぶりだすに必要な情報は何か教えてください。

よろしくお願いします。

 

[ohbuchi]

なるほど。
２つの流体の密度の差が大きく、重力加速度も大きい状態で、初期の界面
分布が滑らかでないと、それを平滑化しようとして界面近傍に大きな速度が
生じることがあります。これによりクーラン数が大きくなっているのでしょう。
層流計算でなかなか初期界面のノイズによる波動が減衰せず、計算が不安定に
なりやすいです。
setFieldsDictを改善して滑らかにするか、計算初期に数ステップだけsigmaを
極端に大きくして界面を滑らかにするとよいと思います。
この場合、界面が滑らかになったらsigumaをもとに戻して計算を継続します。

以上、ご参考まで。



2014年1月24日金曜日 13時51分54秒 UTC+9 art.sugawara:

[art.sugawara]

ohbuchi 様

 

アドバイスありがとうございます。

たしかに安定形状ではない状態からシミュレーションを開始しているので

溶融はんだがキャピラリーフローで濡れ上がってゆく過程でありえない

速度が出ているのが計算を困難にしているのだと認識しました。

いただいたアドバイスを元にトライしてみます。

2014年1月24日金曜日 15時19分11秒 UTC+9 ohbuchi: