simpleFoamに関する質問

[S.kita]

S.kitaといいます。

普段、simpleFoam（というかOpenFoamで定常ソルバ）を
使われている方々に質問です。

思い当たることありましたら、何でも結構ですので
ご回答頂けると幸いです。

質問１　残差のさらなる下げ方？

ある程度の精度を満たすために、残差を見るようにしているのですが
解析モデルによっては反復回数を重ねても、中々残差が落ちない(特に圧力)
ということがありますが、そのような場合にどのようにして残差を落としますか？

緩和係数の大小が発散するしないに影響することはわかっていますが、
ある一定値で残差が落ち着いてしまった状態から緩和係数の調整で
さらに残差を落とすことにつながるのでしょうか？
SIMPLEパラメータ内のnNonOrthogonalCorrectorsは・・・？

それとも、残差が一定値で落ち着いた場合は多少残差が大きくても
それがその解析条件での"定常状態"だと割り切ってしまうべきものでしょうか？

質問２　RANSのRNGとrealizable

乱流モデルの標準k-eを拡張したRNGとreailzableを使う場合、
一般的にはrealizable(reailize)の方が精度が良いといわれていますが、
私が拝見したOpenFOAMを使用した幾つかの論文ではRNGの方が安定で、
かつ精度が良いというものがあります。

実際使ってみて、収束性では確実にRNGの方が良いような気がします。
これはやはりモデルに依存することなのでしょうか？
それともOpenFoam固有の特徴なのでしょうか？

商用ソルバを併用されている方などはこのあたり
どのように思われているのでしょうか？

[ohbuchi]

こんにちは

On 5月23日, 午前2:05, "S.kita" <shingo0323northw...@gmail.com> wrote:
> 質問１　残差のさらなる下げ方？
数値計算テクニックとしては、最初に安定なスキームで計算したのち、高精度スキーム
に切り替え、緩和係数を調整しながら収束解を得るというのが普通の手順だと思います。

しかし、まずは、何が原因で収束が悪いのか、途中結果を可視化してみるとよいと思います。
出入口境界で逆流しているなど本来着目しない場所で不安定なパターンを生じて
収束しにくくなっている場合もあります。
この場合は、出入口境界を変更して逆流が生じない様にする必要があります。

解析領域が適切でも、問題の内部領域で剥離が生じ、収束しにくい場合があります。
この様な流れでは本来、渦が放出されるため本質的に非定常性であり、無理に定
常解を求めることもないと思っています。
この様な場合は、着目する物理量や、その積分値（効率、Cd値など）が準定常状態
に落ち着けば計算を終了しています。しかし、渦パターンは多数の反復計算の過程で
じわじわと成長することがあるので、あまり拙速に定常と判断しないように注意が
必要です。


> 質問２　RANSのRNGとrealizable
過去に同様の質問があり、今野先生がコメントされていたと記憶しています。
過去記事を検索してみて下さい。

[S.kita]

ohbuchi様

有難うございます。

> 解析領域が適切でも、問題の内部領域で剥離が生じ、収束しにくい場合があります。
> この様な流れでは本来、渦が放出されるため本質的に非定常性であり、無理に定
> 常解を求めることもないと思っています。
> この様な場合は、着目する物理量や、その積分値（効率、Cd値など）が準定常状態
> に落ち着けば計算を終了しています。しかし、渦パターンは多数の反復計算の過程で
> じわじわと成長することがあるので、あまり拙速に定常と判断しないように注意が
> 必要です。

→このような着眼はこれまで行ってきませんでした。
　確かに剥離が起こる形状では乱流モデルによって、非定常の渦放出後に徐々に
　定常解に近づいていくという挙動がありました。大変参考になります。

> > 質問２　RANSのRNGとrealizable
>
> 過去に同様の質問があり、今野先生がコメントされていたと記憶しています。
> 過去記事を検索してみて下さい。

→今野先生が取り上げられた資料は私も3～4年前に見つけて、度々読んでいました。
　「標準モデルが最も万能」というのは全く持って同感です。私も標準で収束させた結果を
　初期値として、より高次のモデルを試すような使い方をしています。

　過去記事を見ますと、「OFは純粋にオリジナルの文献に沿って
　実装されているのでは・・・」というコメントもあり、少なくともオープンになっている
　部分(OFを扱うベンダによる改良等を除いて)だけだと、商用ソルバとは
　若干異なる挙動になるのかな～と、勝手に思い込んでいます。

[ohbuchi]

こんにちは。
確かに、商用ソルバでは発散しにくい様です。
数値解法上の工夫で安定化しているだけなら問題ないのですが、補正項にリミッターを
つけていたりするとモデルを改変していることになり気になります。

以前Fluentを使っていたときに、数千ステップ計算しても発散せず残差もそこそこ小さく
なったのに、渦粘性が異常な値になって流れ場がめちゃくちゃな解になることが少なか
らずありました。
妥当な解にならなければ、潔く発散する方が却って嬉しい気もします。