OpenFOAM 層流モデルと乱流モデルで円柱周りの流れ解析をしてみよう

まくまく

OpenFoamで円柱周りの流れ解析にトライしてみましょう。今回は解析モデルを変更したときの流れの変化を確認してみようと思います。

前回の記事と今回のゴール

先日書いた記事「OpenFOAM 円柱周りの流れ解析をとおしてSnappyHexMeshを学ぼう」で作成したメッシュを使用します。背景メッシュは以下のように少し細かくしておきます。

blocks
(
    hex (0 1 2 3 4 5 6 7) (200 80 10) simpleGrading (1 1 1)
);

今回の記事では、解析のモデルを変えたときに結果がどのように変わるかを確認してみます。ソルバーはsimpleFoamを使用します。

尚、本シリーズはOpenFoamの使い方に慣れることを目的としているので、解析の正確性などを保証するものではなく、まずは設定を変更して流体の流れを変えること。この実現をゴールとします。（試行錯誤して行っていますので余計な記載や、変更が十分でないところがあることご了承願います。また環境やバージョンによって結果が異なる可能性もあります。）

層流モデル

層流モデルから見ていきましょう。constantフォルダにあるturbulencePropertiesファイルを以下のように編集して実行します。

FoamFile
{
    version     2.0;
    format      ascii;
    class       dictionary;
    object      turbulenceProperties;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

simulationType laminar;

// ************************************************************************* //

乱流モデル RAS_kOmegaSST

次は乱流モデル RASモデルのkOmegaSSTを使用します。

k-ωモデルはk-omegaとk-omegaSSTがあり、以下のような特徴があるようです。

k-omega SSTモデルはk-omegaモデルの改良版であり、境界層近傍と自由乱流領域の両方で適切な性能を発揮します。一方、k-omegaモデルは境界層近傍での性能が高いものの、自由乱流領域での性能が低いという欠点があります。

FoamFile
{
    version     2.0;
    format      ascii;
    class       dictionary;
    object      turbulenceProperties;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
simulationType RAS;
RAS
{
    RASModel            kOmegaSST;

    turbulence          on;

    printCoeffs         on;
}
// ************************************************************************* //

層流モデルより乱れが再現できてそうですね。