Compressible
解析タイプCompressibleは、流体の密度変化を考慮する必要がある場合に使用します。主に、流速が音速の30%以上となる場合に、流れの圧縮性を考慮する必要性が出てきます。
図1: Compressibleで解析した、ゴルフボール周辺の圧力分布（チュートリアルで解析できます）
SimScaleでは、簡単に圧縮性流れの解析を実施できます。解析の設定の手順を示していきます。
Compressibleシミュレーションの作成
Create Simulationから、解析の種類を選択できます。Compressibleは、下図で矢印で表示されています。
図2: Create Simulation画面
解析タイプを選択して新たにシミュレーションを作成すると、以下のようにシミュレーションツリーが表示されます。次節からは、それぞれの設定項目の概要を紹介していきます。
図3: Compressibleのシミュレーションツリー
Global Settings
シミュレーションツリーでシミュレーション名 (上図の場合はCompressible) をクリックして表示される設定パネルをGlobal Setting (グローバル設定) と呼びます。Compressibleで設定できる項目は以下の通りです。
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- Turbulence model (乱流モデル)
- 乱流モデルを選択します。利用できる乱流モデルは以下の通りです。
- LES Smagorinsky
- LES Spalart-Allmaras
- Laminar
- k-epsilon
- k-omega SST
- 乱流モデルを選択します。利用できる乱流モデルは以下の通りです。
- Time dependency (時間依存性)
- Steady (定常) か Transient (非定常) を選択します。
- Turbulence model (乱流モデル)
-
詳細は、こちらのページの該当する項目をご確認ください。
Geometry
解析で使用するジオメトリ(CADモデル)を選択します。
Model
グローバル設定で乱流モデルを乱流モデルをLES SmagorinskyあるいはLES Spalart-Allmarasとした場合に、LESにおけるDelta coefficientを設定できます。
詳細は、こちらのページの該当する項目をご確認ください。
Materials
解析で使用する流体の物性を設定します。材料ライブラリから使用するものを選択してください。該当するものが標準のリストにない場合あるいは物性値を編集したい場合は、どれかひとつを選択してApplyをクリックした後に設定パネルで名前や値を編集できます。
Compressibleでは、温度と圧力依存の熱物性を考慮した流体モデルを使用しますので、流体に応じた熱物性を設定します。
詳細は、こちらのページの該当する項目をご確認ください。
Initial Conditions
Incompressibleでは、流体領域の圧力 (P) と速度 (U) 、温度 (T)について解きます。その他、選択した乱流モデルや設定に応じて、関連した値も計算されます。Initial condisionsでは、領域全体あるいは部分についてそれらの初期値を設定できます。
定常解析においても、想定される値に近い値をInitial conditionに設定しておくことで、計算が不安定になりにくくなります。なお、SimScaleでは実際の解析を行う前にポテンシャル流れの計算を行い、初期条件を設定する機能もございます。(Simulation controlsのPotential flow initializationで利用を切り替えられます。)
詳細は、こちらのページの該当する項目をご確認ください。
Boundary Conditions
Boundary conditions (境界条件) では、解析を行う系が周囲の環境からどのような影響を受けているかを、境界面の状態を設定することで定義します。
設定できる境界条件の詳細は、こちらのページをご確認ください。
Advanced Concepts
Advanced conceptsでは、発展的な解析条件項目の設定を行えます。Incompressibleで利用できる項目は以下の通りです。
Numerics
Numericsでは、実際に方程式を数値的に解くにあたっての離散化スキームやソルバーの設定を行えます。これは、解析の安定性に影響します。ユーザーは全ての設定を変更できるようになっていますが、特段必要なければ、デフォルトの設定をご利用ください。
なお、SimScaleのIncompressibleでは、OpenFOAM®の独自バージョンを使用しています。
詳細は、こちらのページの該当する項目をご確認ください。
Simulation Control
シミュレーションに関する全般的な設定を行います。例えば、タイムステップや解析終了時間、使用するプロセッサのコア数を設定できます。
詳細は、こちらのページの該当する項目をご確認ください。
Result Control
解析結果の追加出力項目を設定できます。下記の項目を出力するように設定できます。
- Forces and moments: 特定の面に作用する力とモーメント。
- Surface data: 特定の面における平均値・総和。
- Probe points: プローブポイントを指定して値を出力。
- Field calculations: 標準の結果出力に追加して出力する分布データを設定します。
詳細は、こちらのページの該当する項目をご確認ください。
Mesh
流体の動きを数値的に解くために、解析領域を小さな区分にメッシュ分割します。以下のメッシュ作成アルゴリズムを使用できます。
詳細は、こちらのページの該当する項目をご確認ください。
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