乱流モデル選択の”laminar”という項目について

[T. iwa]

乱流モデルの設定をする際、RASPropertiesのファイルに使いたい乱流モデルを入力し計算を行っています。

以下はファイルの中身です。

//**

RASModel       laminar;

turbulence       off;

printCoeffs      off;

//**

これに関して２点質問があります。

１

laminarについて調べたところ、「乱流モデルなし。層流計算。」とあったのですがどういう意味なのでしょうか。

乱流モデルを使わないということはDNS計算なのかなと思ったのですが、それなら膨大な格子が必要ですし...

laminarを使うメリットデメリットも合わせて教えていただきたいです。

２

２行目のturbulenceをoffにした場合、laminarとどういった関係があるのでしょうか。

層流計算というくらいだから乱流はoffにするものなのかな。と、考えていたのですが分からなくなってしまいました。

[Youhei Takagi]

T. iwa様

高木と申します。

1. Re数が低くて層流の場合、laminarに設定します。Re数が高い乱流のときにlaminarを設定すると、
粗い格子で乱流モデル無しの計算になります。DNSは最小渦のスケールまでモデル無しで解像する
場合のみを指す言葉です。また、もし層流条件で乱流モデルを用いて計算した場合、乱流モデルが
効かないのでlaminarの結果と(おそらく)同じになります。乱流モデルによっては解くべき輸送方程式が
増えるので、層流ならばlaminarを設定した方が計算コストが低くなります(たいして変わらない場合も
あります)。

2. OpenFOAMの乱流モデルとしては、RAS, LES, laminarが選べます。
プログラム実行時は、この3種類を判断してからそれぞれの乱流モデルのクラスを
使用します。その後、乱流モデルの計算が始まったときに、turbulenceスイッチが

offならば乱流モデルの計算をしないことになります。あまり考えずに、層流計算ならば、

RASModel       laminar;

turbulence       off;

乱流計算ならば、

RASModel       適当なモデル;

turbulence       on;

とする、と覚えておけば良いと思います。深く知りたいならばソースを読めばわかるかと
思います。turbulenceのスイッチはソースコードに'turbulence_'が含まれているところを
検索すれば出てきます。

以上ご参考までに。

2016年7月9日 22:40 T. iwa <iw...@icloud.com>:

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[T. iwa]

高木様

返信ありがとうございます。

laminarと乱流モデルとの区別は分かりました。

しかしlaminarとDNSについてまだ疑問があります。

>>DNSは最小渦のスケールまでモデル無しで解像する場合のみを指す言葉

とのことでしたが、そうしますとlaminarを設定したまま、

MESHをDNSの場合と同じレベルまで細かくすれば、DNS計算になるということでしょうか？

それともDNSとlaminarでは解法そのものが異なっているのでしょうか？

2016年7月12日火曜日 20時56分48秒 UTC+9 yotakagi:

[Youhei Takagi]

T. iwa様

高木です。

乱流の流れに対し、laminar設定で十分細いメッシュを用意すればDNSを行うことは可能です。

層流の場合は、laminar設定で現象に含まれているスケールをきちんと解いているので

DNSと言えなくもないのですが、"DNS"という言葉は主に乱流計算に対して使います

(RANSやLESなどのモデルを使う手法に対してのDNSという意味)。

解法ですが、DNSは乱流モデルを用いない高解像計算のことを指すので、解法は

OpenFOAMで使用されているSIMPLE・PISOでも良いです。しかしながら、SIMPLE法は
定常解を安定的に解けるのがメリットなので、時間刻みの制限が厳しい非定常のDNSと
なると、Runge-Kutta法などの陽解法の方が計算コストが低く済む場合もあります。

この辺の話はOpenFOAMの使い方というよりはCFD一般の話なので、適当な教科書を
参照していただければ理解できるかと思います。

2016年7月13日 16:40 T. iwa <iw...@icloud.com>: