【質問】rhoCentralFoam 計算ソルバが中断してしまう。

[masaki okada]

はじめまして。

超音速ラバルノズルの流れ解析をしようと、rhoCentralFoamを実行したところ、以下のようなログを表示したうえで、計算がそのまま中断（終了？）してしまいます。

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  \\      /  F ield         | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox
   \\    /   O peration     | Website:  https://openfoam.org
    \\  /    A nd           | Version:  8
     \\/     M anipulation  |
\*---------------------------------------------------------------------------*/
Build  : 8-1c9b5879390b
Exec   : rhoCentralFoam
Date   : Dec 30 2021
Time   : 12:49:39
Host   : "LAPTOP-R3EIA2B8"
PID    : 15844
I/O    : uncollated
Case   : /mnt/c/Users/nippo/Desktop/CFD/wt/ha
nProcs : 1
sigFpe : Enabling floating point exception trapping (FOAM_SIGFPE).
fileModificationChecking : Monitoring run-time modified files using timeStampMaster (fileModificationSkew 10)
allowSystemOperations : Allowing user-supplied system call operations

// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
Create time

Create mesh for time = 0

Reading thermophysical properties

Selecting thermodynamics package
{
    type            hePsiThermo;
    mixture         pureMixture;
    transport       const;
    thermo          hConst;
    equationOfState perfectGas;
    specie          specie;
    energy          sensibleInternalEnergy;
}

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checkMeshでメッシュを確認したり、各種条件設定のファイルの中身を検めても、原因が特定できませんでした。ぜひ助言をいただければ幸いです。

境界条件は以下の通りです。

圧力p　流入側：大気圧、流出側：真空

流速U　流失・流入側平面：勾配０、上側曲面：静止壁、その他：対称面

温度T　流入側：室温（300K)、流出側：inletOutlet、その他：勾配０

全データをzipファイルとして添付しておきます。

何卒よろしくお願いします。

[masaki okada]

流体は空気を想定しています。

図を載せ忘れたので、補足させていただきます。

2021年12月30日木曜日 13:56:32 UTC+9 masaki okada:

[M.TANAKA]

こんにちは。私も詳しくないため直接の原因は分かりませんが、気になった箇所だけコメントいたします。

・圧力の基準

　圧縮性ソルバでは圧力はゲージ圧でなく絶対圧で指定しますので、全体的に0.1MPa程度プラスする必要がありそうです。

・流体の物性値

　thermophysicalPropertiesにおいて、モル質量や定圧比熱の値が空気のものと異なっています。例えば下記tutorialを参考に書き換えると良いのではないでしょうか。

　https://github.com/OpenFOAM/OpenFOAM-9/blob/master/tutorials/compressible/rhoCentralFoam/shockTube/constant/thermophysicalProperties

・入り口の形状

　画像では入口で断面積が絞られているように見えます。流れが入口に垂直に流入するよう、断面積一定の区間を設けた方が計算が安定するようにと思います。

・タイムステップ

　controlDictでdeltaTが1秒となっていますが、非定常解析には大きすぎるように感じます。1e-3~5くらいの小さな値で試してみてはいかがでしょうか。

ご参考まで

2021年12月30日木曜日 14:31:30 UTC+9 masaki okada:

[M.TANAKA]

P.S. もう一点コメントです。入口出口の境界条件で、pがtotalPressureなのに対しUでzeroGradientとされていますが、下記urlの"5.2.3.2 Entrainment boundary conditions"にあるように、pressureInletOutletVelocityと組み合わせた方が良いと思います。

https://cfd.direct/openfoam/user-guide/v9-boundaries/#x25-1800005.2.3

2021年12月30日木曜日 17:01:52 UTC+9 M.TANAKA:

[小南秀彰]

kominamiです。

超音速ノズルのＣＦＤの経験はありませんので、圧縮性流体力学の教科書に載っている知識で投稿します。

ラバールノズルの出口よりも下流の領域まで計算領域に含めたほうが良いだと思います。ラバールノズルの外側では、衝撃波や膨張波が発生するからです。

以上　よろしくお願いいたします。

2021年12月30日(木) 17:21 M.TANAKA <tanaka19m...@gmail.com>:

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