LESにおける流入境界条件について

[y]

お世話になっております，大学の研究でOpenFOAMを使用している者です。

本日は，LES計算における流入境界条件についてご質問があります．

現在，流入境界条件にturbulentInletを用いて計算しようと考えております．
turbulentInletを用いる際に，３つのパラメーターを設定しなければなりませんが，
その中のfluctuationScaleと呼ばれるパラメーターがあります．
そのfluctuationScaleの意味がソースを見ても理解できず,
どのような値を与えれば良いのか悩んでいます．

初歩的なことではございますが，ご教授頂けないでしょうか？

[Youhei Takagi]

y様

高木と申します。すでに同様な質問がなされています。

LESにおける入口条件について
https://groups.google.com/forum/?fromgroups#!topic/openfoam/SzCshK26bPg

以上ご参考までに。

[y]

高木様

早急なご返信ありがとうごさいました．

下記の以前に投稿がありました内容についても参考にさせて頂きましたが,
fluctuationScaleについては理解ができませんでしたので，
実際にどのようなパラメーターなのか御教授頂けないでしょうか？

初歩的なことではございますが，何卒宜しくお願い致します．

LESにおける入口条件について
https://groups.google.com/forum/?fromgroups#!topic/openfoam/SzCshK26bPg

[nakagawa]

中川です。

下記ページのDetailed Description に，式つきの説明があります。

http://foam.sourceforge.net/docs/cpp/a02371.html

 

2013年6月18日火曜日 19時52分35秒 UTC+9 y:

[y]

中川様

ご返信頂きありがとうございます．
この式を参考にさせて頂きます．

[S.kita]

s.kitaといいます。

 

ついでにこの場を借りて、質問させてください。

LESの流入条件として、私もturbulentInletを使うことがありますが、

この方法の欠点は何かあるのでしょうか？

 

商用ソフトだと、渦法やスペクトルの合成で流入変動を与える

境界条件に対応したソフトもありますが、これらとturbulentInletの結果を

比べられた方はいらっしゃいますか？

 

また、通常のドライバ領域を設定する方法とOpenFOAMのtutorialに

あるpitzDailyのdirectMappedは別ものと先日、伺ったのですが

具体的にドライバ領域を設定してＬＥＳの流入条件とする方法は

どうようにすればいいのでしょうか？

ご助言頂ければ幸いです。

 

よろしくお願いいたします。

 

2013年6月18日火曜日 21時57分25秒 UTC+9 y:

中川様

ご返信頂きありがとうございます．
この式を参考にさせて頂きます．

[ohbuchi]

先生方から詳しいコメントがあると思いますので、簡単にお答えします。
turbulentInletはパッチ法線方向速度成分を乱数で変動させるだけの簡単な変動流入境界条件です。
乱流の特性（渦スケールや相関など）を再現していません。
CFD-OnlineのJasakさんのコメントでは、何もしないよりはマシといった程度のものだそうです。
渦法などに基づく流入変動生成法は、パッチ接線方向速度成分も連続の式を満たした上で変動させます。

昨年のChalmers大学のPｈDコースで渦法を用いた乱流流入境界のレポートがありました。
http://www.tfd.chalmers.se/~hani/kurser/OS_CFD_2012/GabrielBousquet/presentation_Gabriel_Bousquet.pdf

directMappedはパッチから指定距離下流側の値をサンプリングしてきて、そのまま次時刻の境界値として与えますので、連続の式を満たす変動流入条件として十分有用だと思います。
実験とスペクトルを合わせたい場合には向かないと思いますが。
尚、使用方法はチュートリアルの通りです。

以上、ご参考まで。



2013年7月3日水曜日 13時11分03秒 UTC+9 S.kita:

[S.kita]

ohbuchi様

 

s.kitaです。いつもありがとうございます。

 

Chalmers工科大のレポートは非常に参考になりました。

探してみると、スペクトル合成法のライブラリを

ロストック大の研究チームが公開しているので、それも

あわせて試してみようと思います。

 

2013年7月3日水曜日 13時56分57秒 UTC+9 ohbuchi:

[Youhei Takagi]

S. kita様

高木と申します。

スペクトルから流入速度を計算する方法は、

1. box turbulence(一様等方乱流が簡単)で、仮定した
エネルギースペクトルを満たすようなランダムな
フーリエ速度場を作成し、逆フーリエ変換して物理
空間に戻す。変動速度場ができる。

2. 平均流+変動速度場を流れの非等方性を考慮して
変換する(適切な非等方性テンソルをかける)。

となります。

OpenFOAMにはdnsFoamがあるので、1.の計算自体は
簡単です。壁があると2.の変換がちょっと面倒です。

また、実際の流入面格子に単純な補間を用いて値を
与えると、連続の式を満たさないことがあるので注意が
必要です。

計算コストが高くないならば、ドライバー部分を設ける
方法がよいかと思います。

以上ご参考までに。

[S.kita]

高木先生

 

s.kitaです。ありがとうございます。

(今度のDES k-w版のレポート楽しみにしています。

橋本先生への参加働き掛けの方もよろしくお願いします)

 

一般的にはドライバを設けるのが無難ということですね。

 

スペクトル、空間相関まで正確に合わせるとなると、前提として

解析する現象に対しての格子・時間解像度をある程度

クリアしていないと意味がなさそうですね。

 

流れの非定常挙動さえ、ざっくり見れればＯＫならばここまでする

必要がないのかもしれませんね。

 

2013年7月4日木曜日 9時54分06秒 UTC+9 yotakagi: