So-net無料ブログ作成
前の10件 | -

Young-Laplaceの式を検証 おまけ2 [interFoam]


前回のこの記事で、水滴がくっついてしまう現象があった。

あれはパイプに沿って水滴が移動しているように見えた。

・・・接触角を大きくすればいいんじゃね?

そう思って、接触角を45deg⇒75degで計算してみた。

うむ。予想通り。ただ途中から離れてしまう挙動が見られた。



定量値も評価してみた。順調に膨張・圧縮が進んでいる。

ムービーは分からないが、小さい水滴は25%も体積が減った。

キャプチャ.PNG

圧力も見てみた。最初は不安定だが、徐々に圧力上昇・下降が見られる。

(サンプリングに課題があるかも??)

キャプチャ2.PNG



nice!(2)  コメント(0) 

Young-Laplaceの式を検証 おまけ [interDyMFoam]


前回のこの記事で、水滴内部の圧力が高い問題があった。

界面のメッシュの粗さに問題があるかもしれないと思い、

界面を追跡しながらメッシュを分割して計算するinterDyMFoamで計算してみた。


…しかし結果は大きく変わらず。

pressure.png

前回の結果と値はあまり変わらない。


ちなみにメッシュはこんな感じになっていた。

mesh.png

液が飛び散ってる??

色々ツッコミどころはあるものの、表面張力の解き方に根本的な課題があるような、

そう思わせる結果でした。





nice!(2)  コメント(0) 

Young-Laplaceの式を検証 [interFoam]


今回も考えるカラスという番組から課題設定。

この#5の回で興味深い内容の実験があった。


キャプチャ.PNG

大きさの異なる風船をパイプで繋げると、どうなりますか?

1.小さい風船は縮んでしまう

2.同じ大きさになる

3.変わらない


意外にも正解は1。それをOpenFOAMで検証してみよう!


風船の代わりに水滴を使うことにする。

今回は1/4モデルで大きい水滴と小さい液滴を配置する。

vof_ini.png

大きい水滴の直径は60mm。小さい液滴の直径は30mm。


物性値は以下の通り。なお、無重力空間を想定。

キャプチャ.PNG



解析結果。水滴が大きい方が圧力が小さい。

pressure_ini2.png

表面張力と曲率について調べてみると、Young-Laplaceという式が見つかる。

キャプチャ.PNG

これと風船の挙動、水滴の挙動は同じ原理と言う訳だ。


それにしても、定量評価を行うと、解析解の方が倍くらい圧力が大きい。

result.png

・・・うーむ。なぜだ?



次にパイプを作って水を配置してみた。

ちなみにパイプがないと、表面張力によって千切れてしまう。

result.png

結果は・・・


くっついてしまった。

尚、圧力分布はこんな感じ。


分かりにくいが、大きい水滴が圧力は小さい。間の空間の圧力が高くなっている。


次に最初からパイプの中に水を入れた結果。


同様の挙動となった。尚、色は圧力を示す。


肝心の水滴の大きさはどうなるか?

表示されているメッシュ体積を測ることができなかったが、

メッシュ数はカウントできるので、それで評価してみた。

このグラフは小さい液滴の時間変化。

result2.png

水滴同士が衝突するまでで評価すべきだが、わずかに小さくなっているのが分かる。

尚、水の総量は計算中で若干変化するが、±1%以内となっている事も確認。

result.png


表面張力・・・内部圧力の大きさと、水滴の移動の制御。

この2つがこの検証の課題として残った。


尚、このケースファイルはこちらからダウンロードしてください。

(解析結果は消去してあります)



nice!(2)  コメント(0) 

アルキメデスの原理の検証 [interFoam]


職場懇談会で、NHK(Eテレ)で放送されている

考えるカラスという番組が紹介された。

この#4の回で興味深い内容の実験があった。


aa.png

どうなると思いますか?


意外にも正解は2。それをOpenFOAMで検証してみよう!



ビーカーは円筒で良い。また指も細い棒で代用可能。

メニスカスの影響も考えらえるので、二相流解析で計算する。

物性値は以下の通り。

キャプチャ.PNG

解析モデルはこんな感じ。水量は合わせてある。

aa.png


結果。まず指を入れない状態。

pressure.png

底面にかかる圧力は486.3Pa。


次に棒(指)を入れた状態では。

pressure2.png

底面にかかる圧力は542.4Pa!

底面の面積は同じなので、底面にかかる荷重は増えていることになる。


その増えた量58.9Paについて考える。

棒が水を押しのけた体積に水の密度を積算する。これが棒にかかる浮力となる。

この浮力を底面の面積で割り算すると、65.3Paとなり、かなり近い値となる。


この10%くらいの誤差については、

メニスカスの効果やメッシュの粗さなどが原因ではないかと考えている。

180616OpenCAE勉強会報告資料.png

つまりこの現象は、アルキメデスの原理と作用反作用の法則の

組み合わせによる現象なのだ。


次月、僕の報告(話題提供の)当番なのでこのネタで報告する。



尚、このケースファイルはこちらからダウンロードしてください

(解析結果は消去してあります)



nice!(2)  コメント(0) 

Pythonの勉強 [python]



現在、OpenFOAMの環境整備に関心がある。

FreeCAD OpenFOAM Workbenchを通じて・・・

また、諸先輩方が構築してくださったDEXCSも・・・

Pythonが使われている。


『ここはいっちょう、僕も勉強しよう』

そう思って、勉強をしております。

ようやく、クリップボードからメールアドレスや電話番号を抽出するコードを作るに至った。

code.png

result.png


まだ見様見真似で、この本で勉強中。

退屈なことはPythonにやらせよう ―ノンプログラマーにもできる自動化処理プログラミング

退屈なことはPythonにやらせよう ―ノンプログラマーにもできる自動化処理プログラミング

  • 作者: Al Sweigart
  • 出版社/メーカー: オライリージャパン
  • 発売日: 2017/06/03
  • メディア: 単行本(ソフトカバー)

DEXCSやFreeCADの環境構築に着手するまで・・・道のりは遠そうだが。




nice!(2)  コメント(0) 

FreeCAD OpenFOAM Workbenchセットアップと課題 [FreeCAD OpenFOAM Workben]


FreeCAD OpenFOAM Workbenchについて知る機会がありました。

FreeであるOpen SourceのFreeCADとOpenFOAM。

ついにCAD上で流体ソフトがOpen Sourceで動くとは、ムネアツです。


結論から言うと、色々課題があります。gmshやcfMeshが動かなかったり。

まだ単相流のみで、乱流モデルはk-ωSSTの一択であったり。

でもこれははじまりであり、うまく手の内化して日本人の手で作れる日を…

自分でも作れるようになれる日を…

期待しましょう!


現時点でのセットアップ方法などをまとめました。ご覧ください。




pdfファイルはこちらから。


一緒に取り組む方募集中!

nice!(2)  コメント(0) 

くさび効果定量評価(その1) [simpleFoam]



トライボロジーについて、この秋から調査を進めています。

結論から言えば、市販アプリで十分な定量評価ができています。

それをOpenFOAMで試してみようと思ったわけですが…。

結果は1000倍違っておりました。

この違いの仕方は単位換算でミスがあるパターンのような気がしますが。

(青がOpenFOAMの結果。オレンジがレイノルズ方程式の解)

1.PNG

圧力ピーク値も15%ほどズレがあります。


メッシュのトポロジーは悪くないと思います。解像度が足りないのか?

mesh.png

結果はそれっぽいのですが・・・

press.png


もう少し考えてみますか・・・orz



nice!(3)  コメント(0) 

相対速度の結果処理 [simpleFoam]



先日の相対速度を応用した解析で、結果処理をもっとお手軽にと悩んでおりましたが、

OpenFOAMのフォーラムに質問したところ、アドバイスを頂きました。


ParaViewのCalculatorを使います。

Calc2.png

拡大しましょう。

キャプチャ.PNG

計算式は以下の様になります。

(iHat*U_X-iHat*1)+jHat*U_Y+kHat*U_Z

iHat, jHat, kHat これはx,y,z方向の単位ベクトルです。

つまり、入力式はベクトル量ということですね…。

スカラーとベクトルでウィンドウを分けてくれると分かりやすいのですが。


結果はこんな感じです。

U_after.png

ベクトル表示

U_after2.png


ちなみの結果処理前。

U_before.png

U_before2.png

参考にした記事はこちら。(要登録)



nice!(2)  コメント(0) 

移動する物体周りの圧力と流れ [simpleFoam]



表題の解析をするに当たり。移動メッシュ適用を考えるが、結構ハードです。

スライド1.PNG

もっとお手軽にできないかと考えて、移動する側を壁面にしてみようと思いました。

ただ、このまま解析をしても速度分布は壁面が早い状態となってしまうので、

結果処理で空間の速度分布から壁面速度を差し引く事を考えました。

スライド2.PNG


結果はこんな感じになりました。

速度分布

vect.png

うーん…壁面に与える速度は逆方向にした方がよかったか。

これでは物体は左に移動する結果となってしまうな。今後の反省としよう。

とにかく…圧力分布。

pres.png

まぁ…それらしく見える。


最後に速度のY方向(縦方向)の分布

vmag_y.png

移動する物体が周りの物体を押しのけようとしている感じが、何となく出てると思う。


開放の境界条件は、以下の通りとしました。

速度勾配ゼロ(ノイマン条件)

圧力は0で固定(ディリクレ条件)


残差グラフ

resi.png


Excelに数列をコピペしてX方向の速度成分を処理しましたが、

Paraviewでもっと簡単に結果処理する方法はないものでしょうか??



nice!(2)  コメント(0) 

吹き出し流れと吸い込み流れ [simpleFoam]



とある機械にて。

吹き出し流れと吸い込み流れに関する相談を受けました。


基本的に吹き出し流れは指向性があり、吹き出し方向に沿って流れます。

一方、吸い込み流れは全体から流れ込むような特性があります。

それを簡単にモデル化して試してみました。


途中結果ですが、収束性がイマイチなので恐らく大勢は変わらないと思います。

streamline.png


吹き出し流れだけを取り出すと、こうなります。

blow_only.png


吸い込み流れだけを取り出すとこんな感じ。どこから吸い込んでいるか、

吸い込み口毎に流線に色を付けてみました。

suction.png

吹き出し流れの影響を受けておりますので、単純ではありませんが・・・

吸い込みの時とはずいぶん違いますね。


ちなみにメッシュと境界条件はこんな感じです。

mesh_all.png

流入境界条件付近。

mesh3.png

流出境界条件(吸込み口)近く。

mesh2.png

物質収支を取るための圧力境界。

mesh.png

可視化は理解を助け、説得力を増すことができますな。



nice!(5)  コメント(0) 
前の10件 | -

この広告は前回の更新から一定期間経過したブログに表示されています。更新すると自動で解除されます。