interFoam計算速度について

[art.sugawara]

いつもお世話になっております。

 

interFoamによるVOF法の内部流れに取り組んでいます。条件などは

OpenFOAM-2.2.x/tutorials/multiphase/interFoam/les/nozzleFlow2D

を参考にしました。

流れる領域はSTLで与えるのですが、どうも計算速度が上がらない、というかdeltaTが

小さくなりすぎるということで試行錯誤しています。なお、以下の計算時間（Execution

Time）はいずれも4並列での結果です。

 

blockMeshだけで部分的形状を作成してみました。（添付case-vof5a.png）

メッシュ数を添付図の16倍にした約25万セルでは0.25秒の計算が6万秒弱、

平均deltaTは6e-6でした。

 

次にSTLをsnappyHexMeshでメッシュ作成したものに取り組みました。設定をいじって

STLのエッジやフィレット部のメッシュが階段状になっているモデル（添付case-F.png）

では12万4千セルで0.25秒の計算が約7万4千秒、平均deltaTは8e-6でした。

つぎにSTLのエッジやフィレットがそれなりに表現できているモデル（添付case-E.png）

では12万4千セルで0.1秒までは1万5千秒弱、平均deltaTは1e-5でした。0.142秒を

過ぎたあたりでdeltaTが2e-19となり異常終了しました。0.1秒から0.14秒の間で

15万秒位の計算時間、平均deltaTは3e-7でした。

いずれのモデルもcheckMeshでは問題ありませんでした。non-orthogonality Max

やMax skewnessは差がありますが．．．

 

deltaTが小さくなって計算が進まなくなるのは粘性流体が流入して流れの向きが

-Z方向から+Y方向に変えられる辺り（添付図case-vof5a.pngの中心：折れ曲がり

箇所）からなのですが、計算が進むようにするにはどのような点に留意すれば

いいのでしょうか？情報が不足していましたらご指摘ください。

STL全体に流体が充填されるまでには約0.5秒かかる想定です。4並列で4,5日間

の計算時間なら許容範囲と考えています。

 

[ohbuchi]

水面形状はどんな形になり、どの程度非定常性をもっているのでしょうか？

水面形状が時間的に安定する場合であれば、Local Time Step（LTS）を用いた

ソルバを使うと局所クーラン条件に依存せず大きな時間ステップで計算できます。

しかし、水面変動が無視できない場合、時間刻みを大きくするには空間分解能を

低下させるしかないと思います。

2013年12月2日月曜日 13時55分33秒 UTC+9 art.sugawara:

[art.sugawara]

ohbuchi 様、返信ありがとうございます。

※GIFアニメを添付してもうまくダウンロードできなかったので

投稿を削除して、静止画3フレームだけ添付しました。

 

LTSソルバーは初耳だったのでチュートリアルを探してみましたが、
私の事例はあのような液面の定常解計算とはちょっと趣が異なります。
参考までにblockMeshだけで作った部分モデルの結果図を添付します。
deltaTが1e-5前後で計算が進んでいるので良しとしています。
一方、本番のsnappyHexMeshで作ったフルモデルはメッシュが良くなくて？
maxCoの制約からdeltaTがどんどん小さくなったのではと疑っています。
checkMeshはパスしていますが品質を上げるか、アドバイスのように
メッシュを粗くするしかないのか見極めがつかずにいます。
他にもなにかございましたらご指摘ください。
よろしくお願いいたします。

 

[ohbuchi]

こんばんは。

水路を流れ落ちる滝の様な状態から解析するのですか。

そうなると、かなり界面形状も複雑で流速も早くなるのでクーラン条件は

厳しくなると思います。LTSは不適切です。

メッシュを粗くし精度を犠牲にして計算負荷を減らすか、並列化して力づ

くで計算するかでしょうね。

あとは昔やったのは粗い計算結果を境界条件にして着目部分だけを

細かく切った別モデルで計算するやり方です。水路上流側の様子には

興味ないでしょうから、この方法が現実的かもしれません。

2013年12月5日木曜日 14時54分23秒 UTC+9 art.sugawara:

[art.sugawara]

ohbuchi 様

お世話になっております。

水しぶきのあがる滝まではいきませんが、油をながすようなイメージだと

思います。流れは折れ曲がったりしますが1次元的なので着目部分を

詳細メッシュにした別モデルで計算するというのもありかなと思いました。

まずはもう少しメッシュ粗密を工夫して時間短縮できないか試行して

みます。アドバイスありがとうございました。