平行平板間に角柱を設置した流れと熱伝達について

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Y

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Nov 12, 2016, 1:40:46 AM11/12/16
to OpenFOAM
こんにちは．
吉岡と申します
大学の研究で平行平板間に角柱を設置した流れと熱伝達について研究しています．
 
 
OpenFOAMを使用していているのですが，思うような結果が出ずに困っているので質問させてください．
 
非圧縮性流体を用いており，ソルバーに変更を施し速度場から温度を計算するようにしています．
まず，本シミュレーションは解析領域中央に角柱を設置しており，格子の組み方などは上下対称にしています．
下壁面のみ等熱流束加熱を行っています．
 
しかし得られた結果から速度分布等を算出すると角柱後流領域できれいに上下対称になっていないことが確認されました．
下壁面でのみ等熱流束加熱を行っているのが原因のように思いましたが，先に速度を解きそれを使って温度を計算します．
さらにその温度を用いて速度場などの修正は行わないと考えている（そのようにプログラムをへんこうしているはず）ので
ここが原因ではないと思っています．
なにか他に着目すべき点などございましたらご教授願いたいです．
 
 
また角柱後流領域で格子数を細かくすると壁面でのNu数が大きく実験値と異なる結果となってしまい，
格子数増加による結果の影響の原因も掴めずにいます．
 
ちょっとしたことでも構わないのでアドバイスお願いします．

キャプチャ.JPG
google.tar.gz
solverIncompressible.tar.gz

Fumiya Nozaki

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Nov 12, 2016, 7:13:07 AM11/12/16
to open...@googlegroups.com
プログラムについては、吉岡さんの記述通り、
温度場Tが流速場Uに影響を与えない (温度場Tをパッシブスカラーとして取り扱う) と仮定した
ソルバーになっています。

お使いの homogeneousDynSmagorinsky モデル [1] では、
等方性を仮定して、Smagorinsky 定数 C を計算する際に、
計算安定化のために、空間全体での平均化処理を行っています。
局所的にメッシュを細分化した場合には、この平均化処理の際に
細分化した領域の影響が大きくなり、メッシュに依存した結果が
得られているのだと考えられます。
今回の計算対象の流れ場が等方性を満たさないので、
こちらのモデルの使用は適切ではないと思います。

例えば、channel square cylinder les heat flux などのキーワードで
関連する文献を検索すると、いくつかの論文がヒットします(下記の論文など)。
こちらの論文では、標準の Smagorinsky モデルと van Driest の減衰関数を使用しています。
(Smagorinsky 定数の具体的な値は明記されていないようです。)

また新しいバージョンでは、Smagorinsky 定数の平均化処理を領域全体ではなく、
ラグランジュ的な視点で流体粒子の運動の軌跡に沿って平均化処理する
動的モデル (dynamicLagrangian [2]) も実装されています。


以上です。
野崎

2016年11月12日 15:40 Y <k.16.16...@gmail.com>:

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Y

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Nov 14, 2016, 7:14:42 AM11/14/16
to OpenFOAM
吉岡です．

野崎様．返信ありがとうございます．
野崎様がリンクで貼ってくださった論文は，私の研究室の先輩であり，
今その研究を引き継いで進めているところです．
角柱後流領域の格子が比較的粗いため，詳細な流動構造を把握できずにいるため
格子を細かくしたのですが，Nu数が大きく実験値と異なってしまいます．

現在野崎様にアドバイスいただいた乱流モデルでシミュレーションを行っています．
また結果が出次第報告させてもらいます

吉岡

2016年11月12日土曜日 21時13分07秒 UTC+9 nozaki:

Y

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Nov 16, 2016, 6:28:53 AM11/16/16
to OpenFOAM
吉岡です．

dynamicLagrangianを使って再度計算を行ってみましたが，結果が大きく変わりませんでした．
同様に平行平板間で角柱を挿入してシミュレーションを行っている方の論文を拝見しましたが
モデルはdynamic smagorinskyモデルを使用していました
モデル誤差が原因ではないのではないかと考えています


速度分布の上下対称性が失われてしまう原因について，何かお気づきの方いらっしゃいませんでしょうか？

宜しくお願いします

吉岡
 

小南秀彰

unread,
Jan 5, 2017, 10:03:48 AM1/5/17
to OpenFOAM
もう解決しているでしょうか？

角柱カルマン渦の臨界レイノルズ数は下記の論文によれば46.2だそうです。計算しようとしている流れ場について、等熱流束などの熱的境界条件が無い場合は、カルマン渦が発生しない（速度場が対称になる）流れ場でしょうか？


2016年11月12日土曜日 15時40分46秒 UTC+9 yamada:
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