重力を考慮した気液二相流の出口境界条件について

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Wada

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Oct 31, 2015, 4:25:49 AM10/31/15
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はじめまして
Wadaと申します。

現在interFoamを用いてノズルから大気中に水噴流を噴射し、壁に衝突させるという計算を行っております。

その際に重力を考慮しない場合は水噴流が壁に衝突した後に上下の出口境界から流出しますが(画像のno-gravity)、
重力を考慮する条件では水が流出しないという結果が得られました(画像のgravity)。

このとき水噴流の噴出方向(x方向)に重力をかけていましたが、噴出方向と垂直方向(y方向)に重力をかける条件に変更すると流出しました。

tutorialのdamBreakとnozzleFlow2Dを参考にして出口(outlet)の境界条件は
速度:pressureInletOutletVelocity、圧力:totalPressure、alpha.water:inletOutletに設定しております。

出口境界条件をいろいろ変更して計算を行いましたが、水噴流の噴出方向(x方向)に重力をかけて水が流出するような出口境界条件の設定方法が分かりませんでした。

重力を考慮した場合に水が流出する出口境界条件の設定をご存知の方がいらっしゃいましたら教えて頂けませんでしょうか。 

何卒よろしくお願い致します。 
境界条件設定図.jpg
no-gravity.jpg
gravity.jpg

ishigaki

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Oct 31, 2015, 9:47:25 PM10/31/15
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Wada様

出口の圧力の境界条件をzeroGradientとかの勾配なしの条件にしてみたらどうですか。
圧力の絶対値が決めるところがなくて収束しなくなるかもしれませんが。

2015年10月31日土曜日 17時25分49秒 UTC+9 Wada:

Wada

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Nov 1, 2015, 2:07:30 AM11/1/15
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ishigaki様へ

返信ありがとうございます。

outletの圧力条件をzeroGradientにすると
Unable to set reference cell for field p
    Please supply either pRefCell or pRefPoint
と表示され、仰る通り計算できませんでした。

outletの条件を
U: zeroGradient, p: fixedValue
U: pressureInletOutletVelocity, p: fixedValue
U: pressureInletOutletVelocity, p: outletInlet
U: pressureInletOutletVelocity, p: totalPressure
などを試してみましたがうまく流出していない状況です。


2015年11月1日日曜日 10時47分25秒 UTC+9 ishigaki:

ishigaki

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Nov 2, 2015, 8:16:58 AM11/2/15
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>outletの圧力条件をzeroGradientにすると
>Unable to set reference cell for field p
>    Please supply either pRefCell or pRefPoint

これに関してはpRefCellをfvSolutionに設定してあげると計算できるとおもいます。
fvSolutionのPIMPLEの中に下記のような感じで設定するとできると思います。

PIMPLE
{
    momentumPredictor no;
    nOuterCorrectors 1;
    nCorrectors     2;
    nNonOrthogonalCorrectors 0;
    pRefCell        0;
    pRefValue       0;
}

2015年11月1日日曜日 16時07分30秒 UTC+9 Wada:

ohbuchi

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Nov 2, 2015, 9:38:09 AM11/2/15
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こんにちは。
出口で液体が流出しないのは、出口パッチの圧力が噴流よりも高くなってしまっているためです。
噴流速度を大きくすると流出する様になると思います。
この系では、噴流に対し出口境界が近すぎ、かつ全圧一定とするにはX方向距離が長すぎて無理
がある条件になっている様です。
逆流の生じる様な境界はなるべく遠方に設置するのが定石だと思います。

ご参考まで。



2015年10月31日土曜日 17時25分49秒 UTC+9 Wada:

Hirasawa Takanori

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Nov 4, 2015, 12:51:27 AM11/4/15
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こんにちは.

Hirasawaと申します.
私もinterFoamでの出口について考えておりました.

境界条件としまして
U:advective
alpha:inletOutlet
p_rgh:0
と設定していました.

この条件は私の計算では上手くいっているように思えました.
しかし,本当に正しいのか自信はありません.

もしよろしければこの条件をお試しいただいて
結果を教えていただけないでしょうか?
よろしくお願いいたします.

ohbuchi

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Nov 4, 2015, 2:24:38 AM11/4/15
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こんにちは。
問題は圧力の境界条件です。
出口パッチが、重力一定でないため、0固定でなく、静水圧と
バランスする圧力分布を与える必要があります。
出口で、prghPressureという境界条件を使うとうまく行きます。

    outlet
    {
          type            prghPressure;
          rhoName         rho;
          p               uniform 0;
          value           uniform 0;
    }

以上、ご参考まで。


2015年11月4日水曜日 14時51分27秒 UTC+9 Hirasawa Takanori:
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Wada

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Nov 4, 2015, 5:17:56 AM11/4/15
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皆様返信が遅くなり申し訳ありませんでした。


ishigaki様

度々ご助言頂きましてありがとうございます。
fvSolutionのPIMPLEを変更し計算させてみましたが、
Continuity error cannot be removed by adjusting the outflow.
とエラーがでて、速度境界条件も変更しなければならないようですが、まだ計算できるところまでたどり着いていません。
申し訳ありません。


ohbuchi様

返信ありがとうございます。
prghPressureの境界条件を使うとうまく流出させることができました。
圧力境界条件でそのようなものがあるとは知りませんでした。
本当にありがとうございました。


Hirasawa Takanori様

返信ありがとうございます。
interFoamでの出口について考えられていたとのことで、私も同じ条件で計算させてみました。
エラーなどはなかったのですが、やはり流出しないという結果が得られました。
考察する時間がなく結果だけしか報告できず申し訳ないです。

ishigaki

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Nov 4, 2015, 8:31:50 AM11/4/15
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皆様

余計なことを言ってしまって申し訳ないです。prghPressureという境界条件があるのは
知りませんでした。勉強になります。

prghPressureをみてみましたが,pを0で指定するんですね。ここのpはヘッドが入った
圧力じゃないという理解でいいのでしょうか。
ヘッドを差っ引いた圧力を0にしているので,p_rghを0にするのでなぜうまくいかないのかが理解できません。



2015年11月4日水曜日 19時17分56秒 UTC+9 Wada:

Hirasawa Takanori

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Nov 4, 2015, 8:42:09 PM11/4/15
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hirasawaです.

ohbuchi様
prghPressure,私も試してみます.
大変勉強になりました.
ありがとうございます.

Wada様
試して頂いてありがとうございます.
私も二層流を主に取り扱っているので
またここで共有出来ることがあればよろしくお願いいたします.
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