流出口の条件設定について

[小川晟]

お世話になっております。

DEM解析にて質問が1点あります。流出口が機能せず溶媒を排出できません。

何が原因か教えていただけますでしょうか。

状況設定です。

OpenFOAMにて薄肉板内部に障害物を設置し、粒子と流体を流します。

粒子径は6mmの卓球ボールのような材質です。

溶媒は25度の水にしています。

重力による溶媒の流動をもって、粒子を駆動させたいです。(溶媒に初速は持たせず重力に任せる)

粒子群を観察すると下降せず、上昇していきます。さらにスライスを使用し流速を観察すると流速の勾配すらありません。

0/U

blockMesh

些細な点でも指摘してくだされば幸いです。

よろしくお願いいたします。

[penguinitis]

ソルバーは何を使われているでしょうか？

あと、玉の密度が流体の密度より小さいのであれば、玉は浮きます。

2020年11月19日木曜日 13:40:07 UTC+9 jore...@gmail.com:

[小川晟]

penguinitis様

返信ありがとうございます。

使用ソルバーはicoUncoupledKinematicParcelFoamです。

玉の材質はポリスチレンに設定しました。

密度は1.06×10^3（kg/m^3)です。

板を正面から見た時、下端から溶媒・粒子が排出されるようにしたいです。

境界条件の問題では無いのでしょうか。

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[penguinitis]

最初のご説明からすると、流体-DEM 連成をしたいと解釈しましたが、

その場合、ご使用のソルバーではできません ("Uncoupled" なので)。

といいつつ、kinematicCloudProperties には coupled オプションがあるのですが、

これを有効にすると、粒子が流体の影響を受けるようになります。

ただし、この場合、速度 U は与条件になります。

また、coupled にかかわらず、浮力の影響は受けるようです (v4.1 だと)。

この場合、kinematicCloudProperties の粒子の密度 rho0 が、

transportProperties の流体の密度 rhoInf より小さかったら、浮きます。

もし、落下する粒子により流れが駆動されるようにしたければ、

DPMFoam などを使う必要があったと思います。

2020年11月19日木曜日 19:38:53 UTC+9 jore...@gmail.com:

[小川晟]

penguinitis様

質問者の小川です。丁寧な回答ありがとうございます。

ソルバーを指摘通りにDPMFoamに切り替えました。

penguinitis様の運営されているサイトから"square-cfd-dem-4.1tar.gz"を頂戴しまして、そちらのファイルを終わらせました。

そちらに今までの使えるであろうデータのみ書き換え、残りは手探りで書き換えてみます。

ダウンロードしたデータに不具合があったのでお伝えします。OPENFoamの初心者なのでこの指摘が的確かどうかは断言できません。

ダウンロードファイルを解凍し他その後、エラーが2つありました。

①特性の記載不足

constant/KinematicCloudPropertiesにてinterpolationSchemesの項です。

alpha.air   cell;

この一文が足りませんでした。

②表記の仕方

system/fvSchemesにてdivSchemesの項です。

赤字のdefaultの真下、

div(alphaphic,U.air)

を

div(alphaphi.air,U.air)

にしたらプログラムが走りました。

以上になります。

過ぎた真似をして誠に恐縮ですが、今後も意見や指摘をいただければ幸いです

2020年11月19日木曜日 21:32:52 UTC+9 penguinitis:

[小川晟]

お世話になっております。質問者の小川です。

再度質問をさせてください。

DEMとDPMの違いについてです。

実験条件を再記します。

厚さ6mmの中空流路に、直径6mmの粒子を流す。

溶媒は水(rho=997.045(kg/m^3))。

粒子はポリスチレン(rho=1060(kg/m^3))。

初期条件は流路板内部に溶媒と粒子を充填しておく。

シミュレーション開始と同時に流路板下端から溶媒を流出させる。その間上端からは流体が絶え間なく供給される。

粒子がすべて流れ出た時点でシミュレーションを終了させる。

このような場合であれば上端で溶媒を供給するために、流体連成が必要となりDPM解析のほうがふさわしいということでしょうか。

2020年11月20日金曜日 14:54:34 UTC+9 小川晟:

[penguinitis]

質問の意味を正しく理解しているか怪しいですが、

なんで DPM なのか、という話で悩まれているということでしたら、

以下の説明が参考になれば。

DEM は衝突する玉の動きを計算する。一般的には回りの流体は無視する。

ですが今回は玉を流体で排出しようとしているようなので、

この場合は CFD-DEM 連成が必要になる。

DPM は流体内を流れる粒子群 (particle じゃなくて parcel、粒子包？) を扱う。

一般的には衝突は扱わない。すり抜ける。

ですが OpenFOAM の粒子は衝突を考慮するオプションがある。

粒子群の粒子個数を指定することもできる。

衝突オンで粒子群の粒子個数を 1 個にすると、DEM と同じになる。

OpenFOAM には粒子を扱う機能があるだけで、オプションによって DPM にも DEM にもなる。

流体と粒子が相互作用できるソルバーの名前が DPMFoam と呼ばれていて、

そのソルバーで粒子1対1の衝突機能を有効にできる。

ということで、やりたいのは CFD-DEM 連成なのだけれど、

OpenFOAM でそれを実現できるソルバーがたまたま DPMFoam である、ということです。

(たぶん)

P. S.

よければ使われている OpenFOAM のバージョン番号を書いてもらうと、助かると思います。

バージョンによって結構設定が変わってるところがあるので。

2020年11月23日月曜日 12:58:41 UTC+9 jore...@gmail.com:

[小川晟]

penguinitis様

返信が遅れ申し訳ありません。

私の質問はpenguinitis様が書かれた通りの内容です。的確かつ詳細な説明をありがとうございます。

私が使用しているバージョンはOPENFoam7です。

粒子を増加(個別に座標指定)させた解析に問題が生じてしまいました。以下のように解析が途中停止し画面が硬直します。

それに伴いparaFoamではアニメーション時間が短くなり、以降のアニメーションが表示されません。解析条件がすぐれないために解析停止になるのでしょうか。

重ね重ねの質問大変恐縮ですが、お気づきの点がありましたら教えていただけると幸いです。

2020年11月24日火曜日 19:21:29 UTC+9 penguinitis:

[penguinitis]

解析が停止する原因はわかりませんが、自分でやるとしたら、

とりあえず、非連成で粒子だけ、流体だけでそれぞれ計算してみて、

うまくいくかチェックすると思います。

また、時間刻みの調整 (一般的には小さくする) が必要になることがあります。

粒子計算の設定の sourceTerms の設定 (緩和係数など) をいじる方法もあるかもしれません。

2020年11月26日木曜日 11:36:19 UTC+9 jore...@gmail.com:

[小川晟]

penguinitis様

大変お世話になっております。質問者の小川です。

penguinitis様の指摘通りチェックしてみたところ、CADのオリフィスファイルが入るときに解析が止まるようです。

境界条件を見直しましたが成果が出ませんでした。そこでsnappyHexMeshが失敗しているから計算できないのではないか、と思い確認しました。以下はオリフィスLとオリフィスRのデータのみになります。

locationInMeshが関係しているのだろうと思いましたがうまくいきません。

理想はただの直方体なのですが、形が整いません。以下の図のように単に溶媒の通り道を狭める、障害物として機能するのが理想です。

何が問題だと思われますでしょうか。test49という題目でデータを添付します。

些細なことでも教えていただけますでしょうか。よろしくお願いいたします。

2020年11月26日木曜日 14:36:14 UTC+9 penguinitis: