いきなりOpenFOAM (33)
VOF法による自由表面計算
VOF法とは？
今回から、気液二相流の解析を行います。気液二相の解析手法はいくつかありますが、代表的な手法としてVOF(Volume of Fluid)法について説明します。
VOF法では、各格子内で２種類の流体の体積割合をVOF関数値として計算します。例えば、水－空気であれば、図１に示すように、格子内のVOF関数値が１ではその格子は水で満たされていて、VOF関数値が０ではその格子は空気で満たされています。格子内のVOF関数値が０~１の場合、そのセルに界面が存在すると考えます。
OpenFOAMでの設定
OpenFOAMでは、VOF関数値は変数alphaで表され、計算ケースのシステムフォルダ内のfvschemesファイルをエディタで開くと、図２に示すように、alphaに関する式を解いていることがわかります。
また、初期条件と境界条件は、0フォルダ内のalphaWaterOriginalファイル内にあり、図3に示すように、各領域でのalpha値を設定することで、空気が流入するのか、水が流入するのかを設定します。
流体の物性値は、constantフォルダ内のtransportPropertiesファイルに、水と空気両方の動粘性係数と密度が記載されています。
今回は、VOF法の概略とOpenFOAMでの設定ファイルを紹介しました。
次回は、Tutorialケースを計算してみます。
このページでは、各アプリケーションの操作説明は省略しています。FreeCADの具体的な操作については、いきなりOpenFOAM第5回および第7回、OpenFOAMでの計算実行は第8回、ParaViewの操作については第3回、第4回および第8回を参考にしてみてください。
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