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壁面を伝って落ちる水

更新:2018/3/20
OpenFOAM 4.x

ケース

$FOAM_TUTORIALS/lagrangian/reactingParcelFilmFoam/rivuletPanel

概要

壁面を伝い落ちていく水の様子を計算します。壁面上部の領域 inlet から水が流入し、下部の領域 outlet から流出します。計算は液膜モデルを使用して厚み1層のメッシュで計算を行ないます。

モデル形状 モデル形状

液膜モデルの設定はディレクトリ constant 内のファイル surfaceFilmProperties で以下のように定義されています。水の流入はディレクトリ 0/wallFilmRegion 内のファイル deltaf で厚み 0.003 m、ファイル Uf で流速 (0, -0.075, 0) m/s として境界条件として指定します。

surfaceFilmModel kinematicSingleLayer;
regionName      wallFilmRegion;
active          true;

kinematicSingleLayerCoeffs
{
    filmThermoModel constant;
    constantCoeffs
    {
        specie      water;
        rho0        1000;
        mu0         1e-3;
        sigma0      0.07;
    }
    injectionModels ();
    turbulence      laminar;
    laminarCoeffs
    {
        Cf          0.001;
    }
    forces
    (
        contactAngle
        thermocapillary
    );
    contactAngleCoeffs
    {
        Ccf             1;
        contactAngleDistribution
        {
            type            normal;
            normalDistribution
            {
                minValue        50;
                maxValue        100;
                expectation     75;
                variance        100;
            }
        }
        zeroForcePatches    ();
    }
}

液膜モデル用のメッシュは以下の通りで、全体のメッシュ数43200、厚み方向のメッシュは1層です。

メッシュ メッシュ

計算結果は以下の通りです。

壁面上の水の厚み(1/2倍速、deltaf)
時刻0秒での壁面上の水の厚み(deltaf) 時刻0秒での壁面上の水の厚み(deltaf)
時刻1秒での壁面上の水の厚み(deltaf) 時刻1秒での壁面上の水の厚み(deltaf)
時刻2秒での壁面上の水の厚み(deltaf) 時刻2秒での壁面上の水の厚み(deltaf)
時刻3秒での壁面上の水の厚み(deltaf) 時刻3秒での壁面上の水の厚み(deltaf)

実行コマンド

cp -r $FOAM_TUTORIALS/lagrangian/reactingParcelFilmFoam/rivuletPanel
cd rivuletPanel

cp -rf 0.orig 0
blockMesh

topoSet -dict system/wallFilmRegion.topoSet
extrudeToRegionMesh -overwrite

paraFoam -touch
paraFoam -touch -region wallFilmRegion

reactingParcelFilmFoam

paraFoam

いったん blockMesh で空間側のメッシュを作成した後、ユーティリティー topoSet、extrudeToRegionMesh を使用して壁面のメッシュを押し出して液膜モデル用のメッシュを作成しています。

計算時間

12時間26分53.08秒 ※シングル、Inter(R) Core(TM) i7-2600 CPU @ 3.40GHz 3.40GHz