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OpenFOAMの
interFoamによる`餓
?寄昜?寄僥?寄僥垪児A?垢僥冩梢親
鴬?平n殻2定定 ?
?表云? 弯匆
及42指OpenCAE茶氏@v廉	
 ?
2015/10/17
VOF(Volume ?of ?Fluid)隈
?? ?屶塘?圭殻塀
Navier-\??Stokes ?塀
BA塀
送送悶楕楕楕αの卞送送?圭殻塀
sk
gP
t
δσ
ρν
σ
σ
nF
Fvvv
v
=
++?+??=??+
?
? 2
0=?? v
?? VOF隈の之泣	
 ?
順中の侘彜が苧_に協xされな
い	
 ?
?? VOF隈のL侭	
 ?
廠順中の}jな簧里魄蕕ΜF
をシミュレ`ト辛嬬	
 ?
アルゴリズムがg	
 ?
F壓の冩梢ではgなVOF隈
を盾くのみの冩梢は富ない	
VOF隈と順中壅B吉をMみ栽
わせてシミュレ`ション	
k:	
 ?順中の爆楕	
::	
 ?liquid	
 ?phase	
 ?
::	
 ?interface	
 ?
::	
 ?gas	
 ?phase	
1=α
0=α
10 <<α
( ) 0=??+
?
?
vα
α
t
VOF隈の娼業業個鋲?圭隈
VOF隈     	
 ?
VOF隈AMR	
 ?
CLSVOF隈	
 ?
VOF/PLIC隈	
 ?
VOF/SLIC隈	
 ?
VOF/WLIC隈	
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VOF/IB隈	
 ?
	
 ?
方・好`ム	
 ?
CIP隈	
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WENO隈	
順中壅Bのアルゴリズム	
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PLIC	
 ?(Piecewise	
 ?Linear	
 ?Interface	
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 ?(Simple	
 ?Line	
 ?Interface	
 ?CalculaLon)	
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WLIC	
 ?(Weighted	
 ?Line	
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?なものが贋壓	
剴	
 ?
2011定竃井┳井	
 ?
Cambridge	
 ?Univ.	
 ?Press	
 ?
詞狒の麻返隈について	
 ?
(麼にVOF狼,	
 ?Front-?\Tracking,	
 ?
Level-?\Set	
 ?など)	
 ?
VOF隈(InterFoam)
Dam Break (Tutorial)	
順中の柊`餓	
 ?
VOF隈のみでは`餓が寄きい
VOF隈AMR(InterDymFoam)
Dam Break (Tutorial)	
鯉徨蕉侭蛍護を佩っている	
 ?
鯉徨蛍護のおかげで順中の
柊(`餓)が詰和
VOF隈の?匯違議なアルゴリズム
1. 送悶楕alphaの卞送	
::	
 ?liquid	
 ?phase	
 ?
::	
 ?interface	
 ?
::	
 ?gas	
 ?phase	
1=α
0=α
10 <<α
?α
?t
+u??α = 0
2. 順中の壅B	
SLIC隈	
PLIC隈	
順中の壅Bアルゴリズムは謹方贋壓	
 ?
しかし、このような壅Bは掲夛鯉徨(デ`
タ)ではアルゴリズムが掲械にyしい
OpenFOAMでのVOF隈
送悶楕alphaの卞送	
 ?+	
 ?順中Rs	
::	
 ?liquid	
 ?phase	
 ?
::	
 ?interface	
 ?
::	
 ?gas	
 ?phase	
1=α
0=α
10 <<α
?α
?t
+ ?? uα( )+ ?? 1?α( )αur( )= 0
ur = u1 ?u2 ur:	
 ?堀業	
 ?
u1:	
 ?1の堀業	
 ?
u2:	
 ?2の堀業	
順中Rs	
掲夛鯉徨ベ`スのアルゴリズムであるOpenFOAMでは	
 ?
順中Rsによって順中がレがるのを契いでいる。	
 ?
(アルゴリズムは枠峰の壅Bに曳べて否叟)
順?中Rsのモデル
?? 1?α( )αur( ) urf = nf min cα
φf
Sf
,
φf
Sf max
!
"
#
#
$
%
&
&
	
 ?順中Rs	
 堀業ur	
堀業をCαというパラメ`タを喘いてモデル晒	
 ?
	
 ?
Cα寄なら堀業が寄きくなり、Rsがくなる。	
 ?
Cα弌なら堀業が弌さくなり、Rsが樋くなる。	
パラメ`タCαが寄きくY惚に唹する	
Cα寄ならspurious	
 ?current寄	
 ?
Cα弌ならspurious	
 ?current弌	
D. A. Hoang et al., Comput. Fluids, 86, 28-36 (2013).	
寄きいspurious	
 ?currentは麗尖議におかしいF鵑瞎き軟こす。
spurious ?current
順中薦(CSFモデル)	
J. U. Brackbill et al., J. Comp. Phys., 100, 335-354 (1992).
Fσ =σknδs
n =
?α
?α +δN
δs = ?α
Fσ =σk?α
δN =
1.0〜10?8
( Vi / N
N
‘ )1/3k = ??n
?α,k
順中薦はNavier-?\Stokes塀に岷俊翌薦として紗えるので、順
中貧で順中薦のアンバランスな侭で堀業がk伏する	
 ?
の麻で`餓寄(順中薦のバランスが函れない)	
spurious	
 ?current
spurious ?current
spurious ?current
?? このspurious	
 ?current吉の`餓はOpenFOAMでg廾さ
れているようなRsを喘いたときに、寄きな`餓がk
伏する。(順中壅BがRsではうまくできていない)	
 ?
?? PLIC隈のような順中壅Bを佩えば、この`餓は弌さく
なるが、掲夛が圷となっているOpenFOAMでは、g
廾が掲械にyしい。	
どのように盾Qしていくか
OpenFOAMの盾Q貨(枠?佩佩冩梢)
?? スム`ズ晒したalpha蛍下より爆楕吉を麻する。	
D. A. Hoang et al., Comput. Fluids, 86, 28-36 (2013).	
!α =
αf Sff =1
n
‘
Sff =1
n
‘
?? S-?\CLSVOF隈を聞い、Level-?\Set隈とMみ栽わせる。	
A. Albadawi et al., Int. J. Multiphase Flow, 53, 11-28 (2013).	
?? Cαの、鮟發海Δ箸垢}に栽わせて{屁する。	
 ?
?? rg震みをかくとる。(nAlphaSubCycleのパラメ`タを
寄きくすることによって、送悶楕αの卞送圭殻塀のみを
rg震みを弌さく函ることも辛嬬。)
まとめ
?? OpenFOAMのinterFoamの`餓がk伏する
圻咀についてまとめた。	
 ?
?? OpenFOAMに喘いることのできる、宴で互
娼業になる麻返隈が匯喃鵑瓩蕕譴襦	
 ?
?? 掲夛狼のsolverにも鬉任るいい圭隈
を深える。
References
?? D. A. Hoang et al., Comput. Fluids, 86, 28-36
(2013).
?? J. U. Brackbill et al., J. Comp. Phys., 100, 335-354
(1992).
?? A. Albadawi et al., Int. J. Multiphase Flow, 53,
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或沿艶稼酷或粥珂の庄稼岳艶姻韓看温馨による列餓

  • 2. VOF(Volume ?of ?Fluid)隈 ?? ?屶塘?圭殻塀 Navier-\??Stokes ?塀 BA塀 送送悶楕楕楕αの卞送送?圭殻塀 sk gP t δσ ρν σ σ nF Fvvv v = ++?+??=??+ ? ? 2 0=?? v ?? VOF隈の之泣 ? 順中の侘彜が苧_に協xされな い ? ?? VOF隈のL侭 ? 廠順中の}jな簧里魄蕕ΜF をシミュレ`ト辛嬬 ? アルゴリズムがg ? F壓の冩梢ではgなVOF隈 を盾くのみの冩梢は富ない VOF隈と順中壅B吉をMみ栽 わせてシミュレ`ション k: ?順中の爆楕 :: ?liquid ?phase ? :: ?interface ? :: ?gas ?phase 1=α 0=α 10 <<α ( ) 0=??+ ? ? vα α t
  • 3. VOF隈の娼業業個鋲?圭隈 VOF隈      ? VOF隈AMR ? CLSVOF隈 ? VOF/PLIC隈 ? VOF/SLIC隈 ? VOF/WLIC隈 ? VOF/IB隈 ? ? 方・好`ム ? CIP隈 ? WENO隈 順中壅Bのアルゴリズム ? PLIC ?(Piecewise ?Linear ?Interface ?CalculaLon) ? SLIC ?(Simple ?Line ?Interface ?CalculaLon) ? WLIC ?(Weighted ?Line ?Interface ?CalculaLon) ?なものが贋壓 剴 ? 2011定竃井┳井 ? Cambridge ?Univ. ?Press ? 詞狒の麻返隈について ? (麼にVOF狼, ?Front-?\Tracking, ? Level-?\Set ?など) ?
  • 4. VOF隈(InterFoam) Dam Break (Tutorial) 順中の柊`餓 ? VOF隈のみでは`餓が寄きい
  • 5. VOF隈AMR(InterDymFoam) Dam Break (Tutorial) 鯉徨蕉侭蛍護を佩っている ? 鯉徨蛍護のおかげで順中の 柊(`餓)が詰和
  • 6. VOF隈の?匯違議なアルゴリズム 1. 送悶楕alphaの卞送 :: ?liquid ?phase ? :: ?interface ? :: ?gas ?phase 1=α 0=α 10 <<α ?α ?t +u??α = 0 2. 順中の壅B SLIC隈 PLIC隈 順中の壅Bアルゴリズムは謹方贋壓 ? しかし、このような壅Bは掲夛鯉徨(デ` タ)ではアルゴリズムが掲械にyしい
  • 7. OpenFOAMでのVOF隈 送悶楕alphaの卞送 ?+ ?順中Rs :: ?liquid ?phase ? :: ?interface ? :: ?gas ?phase 1=α 0=α 10 <<α ?α ?t + ?? uα( )+ ?? 1?α( )αur( )= 0 ur = u1 ?u2 ur: ?堀業 ? u1: ?1の堀業 ? u2: ?2の堀業 順中Rs 掲夛鯉徨ベ`スのアルゴリズムであるOpenFOAMでは ? 順中Rsによって順中がレがるのを契いでいる。 ? (アルゴリズムは枠峰の壅Bに曳べて否叟)
  • 8. 順?中Rsのモデル ?? 1?α( )αur( ) urf = nf min cα φf Sf , φf Sf max ! " # # $ % & & ?順中Rs 堀業ur 堀業をCαというパラメ`タを喘いてモデル晒 ? ? Cα寄なら堀業が寄きくなり、Rsがくなる。 ? Cα弌なら堀業が弌さくなり、Rsが樋くなる。 パラメ`タCαが寄きくY惚に唹する Cα寄ならspurious ?current寄 ? Cα弌ならspurious ?current弌 D. A. Hoang et al., Comput. Fluids, 86, 28-36 (2013). 寄きいspurious ?currentは麗尖議におかしいF鵑瞎き軟こす。
  • 9. spurious ?current 順中薦(CSFモデル) J. U. Brackbill et al., J. Comp. Phys., 100, 335-354 (1992). Fσ =σknδs n = ?α ?α +δN δs = ?α Fσ =σk?α δN = 1.0〜10?8 ( Vi / N N ‘ )1/3k = ??n ?α,k 順中薦はNavier-?\Stokes塀に岷俊翌薦として紗えるので、順 中貧で順中薦のアンバランスな侭で堀業がk伏する ? の麻で`餓寄(順中薦のバランスが函れない) spurious ?current
  • 11. spurious ?current ?? このspurious ?current吉の`餓はOpenFOAMでg廾さ れているようなRsを喘いたときに、寄きな`餓がk 伏する。(順中壅BがRsではうまくできていない) ? ?? PLIC隈のような順中壅Bを佩えば、この`餓は弌さく なるが、掲夛が圷となっているOpenFOAMでは、g 廾が掲械にyしい。 どのように盾Qしていくか
  • 12. OpenFOAMの盾Q貨(枠?佩佩冩梢) ?? スム`ズ晒したalpha蛍下より爆楕吉を麻する。 D. A. Hoang et al., Comput. Fluids, 86, 28-36 (2013). !α = αf Sff =1 n ‘ Sff =1 n ‘ ?? S-?\CLSVOF隈を聞い、Level-?\Set隈とMみ栽わせる。 A. Albadawi et al., Int. J. Multiphase Flow, 53, 11-28 (2013). ?? Cαの、鮟發海Δ箸垢}に栽わせて{屁する。 ? ?? rg震みをかくとる。(nAlphaSubCycleのパラメ`タを 寄きくすることによって、送悶楕αの卞送圭殻塀のみを rg震みを弌さく函ることも辛嬬。)
  • 13. まとめ ?? OpenFOAMのinterFoamの`餓がk伏する 圻咀についてまとめた。 ? ?? OpenFOAMに喘いることのできる、宴で互 娼業になる麻返隈が匯喃鵑瓩蕕譴襦 ? ?? 掲夛狼のsolverにも鬉任るいい圭隈 を深える。
  • 14. References ?? D. A. Hoang et al., Comput. Fluids, 86, 28-36 (2013). ?? J. U. Brackbill et al., J. Comp. Phys., 100, 335-354 (1992). ?? A. Albadawi et al., Int. J. Multiphase Flow, 53, 11-28 (2013).