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「OpenFOAM v2006 リリースノート」の版間の差分
→境界条件
(→境界条件) |
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== 境界条件 == | == 境界条件 == | ||
=== 大気境界層モデリングのための新しいツール === | |||
OpenFOAM v2006には、大気境界層モデリングを対象とした新しいツール群の最初のリリースが含まれています。これらのツールは、ESI-OpenCFD Ltd.、ENERCON GmbH、CENERの共同研究により開発されました。 | |||
この改良は、時空間的に変化する地形、例えば部分的に林業平原などの大気安定条件の下で、（わずかに/非常に）安定/不安定/中立な大気安定条件の下での表面層とエクマン大気層の包括的なモデリングを可能にしています。 | |||
このコードは現在開発中であり、近い将来には更なる拡張機能がリリースされる予定です。 | |||
'''新しい境界条件''' | |||
大気境界層モデル化のための8つの新しい境界条件が導入された(そのうち6つは壁制約)。 | |||
動学的乱流熱伝導率, alphat: atmAlphatkWallFunction | |||
乱流運動エネルギー散逸率、ε：atmEpsilonWallFunction | |||
乱流粘度、ナット、速度に基づく、U: atmNutUWallFunction | |||
乱流粘度、ナット、乱流運動エネルギー、k、および速度に基づく、U: atmNutWallFunction | |||
乱流粘度, ナット, 乱流運動エネルギーに基づく, k: atmNutkW壁関数 | |||
比放散率、quoteTextomega: atmOmegaWallFunction | |||
温度、T、熱流束、q：atmTurbulentHeatFluxTemperature | |||
特定の散逸率のための入口条件、ω：atmBoundaryLayerInletOmega | |||
ソースコード | |||
$FOAM_SRC/atmosphericModels/derivedFvPatchFields/wallFunctions/atmAlphatkWallFunction | |||
$FOAM_SRC/atmosphericModels/derivedFvPatchFields/wallFunctions/atmEpsilonWallFunction | |||
$FOAM_SRC/atmosphericModels/derivedFvPatchFields/wallFunctions/atmNutUWallFunction | |||
$FOAM_SRC/atmosphericModels/derivedFvPatchFields/wallFunctions/atmNutWallFunction | |||
$FOAM_SRC/atmosphericModels/derivedFvPatchFields/wallFunctions/atmNutkWallFunction | |||
$FOAM_SRC/atmosphericModels/derivedFvPatchFields/wallFunctions/atmOmegaWallFunction | |||
FOAM_SRC/atmosphericModels/derivedFvPatchFields/atmTurbulentHeatFluxTemperature | |||
$FOAM_SRC/atmosphericModels/derivedFvPatchFields/atmBoundaryLayerInletOmega | |||
チュートリアル | |||
FOAM_TUTORIALS/verificationAndValidation/atmForestStability $FOAM_TUTORIALS/verificationAndValidation/atmosphericModels/atmFlatTerrain $FOAM_TUTORIALS/verificationAndValidation/atmosphericModels/HargreavesWright_2007 | |||
=== 境界条件の改善 === | |||
atmBoundaryLayer境界条件は、均質、二次元、乾気、平衡、中性大気境界層（ABL）モデリングのための風速と乱流量のための対数法則型の地上正規入口境界条件を提供します。 | |||
atmBoundaryLayer境界条件の2006年以前の実装は、Richards and Hoxey, 1993に基づいており、乱流運動エネルギーは高さに応じて一定です。 | |||
atmBoundaryLayer条件の新しい実装（Yang et al.に基づく）は、Richards and Hoxey, 1993による式を一般化し、乱流量の実験的またはヒューリスティックな空間変動プロファイルを数学的に一貫した方法で入力できるようにしました。実用的な利点の1つは、これにより、高さの関数として変化する乱流運動エネルギーの地平正規分布が可能になることである。 | |||
この目的のために、乱流運動エネルギーの実験データとの非線形フィッティングによって決定される2つの新しいオプションの曲線フィッティング係数、すなわちC1とC2が導入された（Yangら、2009、式19-20で示されるように）。 | |||
<syntaxhighlight> | |||
inlet | |||
{ | |||
type atmBoundaryLayerInlet{Epsilon,K,Omega,Velocity}; | |||
... | |||
C1 0.0; | |||
C2 1.0; | |||
} | |||
</syntaxhighlight> | |||
ソースコード | |||
FOAM_SRC/atmosphericModels/derivedFvPatchFields/atmBoundaryLayer/atmBoundaryLayer.H | |||
$FOAM_SRC/atmosphericModels/derivedFvPatchFields/atmBoundaryLayer/atmBoundaryLayerInletEpsilon.H | |||
$FOAM_SRC/atmosphericModels/derivedFvPatchFields/atmBoundaryLayer/atmBoundaryLayerInletK.H | |||
FOAM_SRC/atmosphericModels/derivedFvPatchFields/atmBoundaryLayer/atmBoundaryLayerInletVelocity.H | |||
チュートリアル | |||
$FOAM_TUTORIALS/verificationAndValidation/atmosphericModels/HargreavesWright_2007 | |||
拡張コードガイド | |||
ＡＴＭ境界層 | |||
atmBoundaryLayerInletEpsilon | |||
atmBoundaryLayerInletK | |||
atmBoundaryLayerInletVelocity | |||
'''新しい改良された fvOptions''' | |||
8つの新しいfvOptionsが導入され、1つのfvOptionsが大気境界層モデリング用に改良されました。 | |||
atmAmbientTurbSource | |||
atmBuoyancyTurbSource | |||
atmCoriolisUSource | |||
atmLengthScaleTurbSource | |||
アットムナッツソース | |||
atmPlantCanopyTSource | |||
atmPlantCanopyTurbSource | |||
atmPlantCanopyUSource | |||
アクチュエーションディスクソース | |||
ソースコード | |||
FOAM_SRC/atmosphericModels/vvOptions/atmAmbientTurbSource | |||
FOAM_SRC/atmosphericModels/fvOptions/atmBuoyancyTurbSource | |||
FOAM_SRC/atmosphericModels/fvOptions/atmCoriolisUSource | |||
FOAM_SRC/atmosphericModels/fvOptions/atmLengthScaleTurbSource | |||
FOAM_SRC/atmosphericModels/vvオプション/atmNutSource | |||
$FOAM_SRC/atmosphericModels/fvOptions/atmPlantCanopyTSource | |||
FOAM_SRC/atmosphericModels/fvOptions/atmPlantCanopyTurbSource | |||
$FOAM_SRC/atmosphericModels/fvOptions/atmPlantCanopyUSource | |||
$FOAM_SRC/fvOptions/sources/derived/actuationDiskSource | |||
チュートリアル | |||
FOAM_TUTORIALS/verificationAndValidation/atmosphericModels/atmForestStability | |||
$FOAM_TUTORIALS/verificationAndValidation/atmosphericModels/atmFlatTerrain | |||
フォームチュートリアル/incompressible/simpleFoam/turbineSiting | |||
'''新しい検証チュートリアル''' | |||
大気境界層モデリングのための3つの新しい検証チュートリアルが導入されました。 | |||
これらは、均質、2次元、乾気、平衡、中性大気境界層(ABL)モデリングのための風速と乱流量のための対数法則型の地上正規流入境界条件の性能を評価します。 | |||
最初の検証ケースは、Hargreaves-Wright, 2007によるよく知られた空フェッチケースであり、ここでは、平坦な地形上の均質、2次元、乾燥空気、平衡、中性大気境界層に対して、下流の速度と乱流量の大気入口プロファイルが保存されていることが示された。 | |||
<syntaxhighlight> | |||
Fig. 1: | |||
Hargreaves, D. M., & Wright, N. G. (2007). | |||
On the use of the k model in commercial CFD software | |||
to model the neutral atmospheric boundary layer. | |||
Journal of wind engineering and | |||
industrial aerodynamics, 95(5), 355-369. | |||
DOI:10.1016/j.jweia.2006.08.002 | |||
</syntaxhighlight> | |||
チュートリアル | |||
$FOAM_TUTORIALS/verificationAndValidation/atmosphericFlows/HargreavesWright_2007 | |||
$FOAM_TUTORIALS/resources/dataset/atm-HargreavesWright-2007 | |||
2つ目の検証事例は、Lettau, 1950を介してドイツのライプツィヒで行われた有名な野外実験で、地盤法線速度分布に対する浮力、コリオリ、単純なプランテーションの効果が示されています。 | |||
<syntaxhighlight> | |||
Lettau, H. (1950). | |||
A re-examination of the "Leipzig wind profile" considering some | |||
relations between wind and turbulence in the frictional layer. | |||
Tellus, 2(2), 125-129. | |||
DOI:10.3402/tellusa.v2i2.8534 | |||
Fig. 4.1: | |||
Koblitz, T. (2013). | |||
CFD Modeling of Non-Neutral Atmospheric Boundary Layer Conditions. | |||
DTU Wind Energy. DTU Wind Energy PhD, No. 0019(EN). | |||
</syntaxhighlight> | |||
チュートリアル | |||
$FOAM_TUTORIALS/verificationAndValidation/atmosphericFlows/atmFlatTerrain | |||
$FOAM_TUTORIALS/リソース/データセット/atm-Koblitz-2013 | |||
最終的な検証ケースは、スウェーデンのRyningsnasで複雑な森林景観を対象に実施されたより最近のフィールド実験に基づいており、大気安定性モデリングのための新しい機能をテストするためにArnqvistら、2015年。 | |||
<syntaxhighlight> | |||
Datasets: | |||
Arnqvist, J., Segalini, A., Dellwik, E., & Bergstrm, H. (2015). | |||
Wind statistics from a forested landscape. | |||
Boundary-Layer Meteorology, 156(1), 53-71. | |||
DOI:10.1007/s10546-015-0016-x | |||
</syntaxhighlight> | |||
チュートリアル | |||
$FOAM_TUTORIALS/verificationAndValidation/atmosphericFlows/atmForestStability | |||
$FOAM_TUTORIALS/resources/dataset/atm-Arnqvist-2015 | |||
帰属 | |||
OpenCFDは、Hamza Musaddiq、Michael Alletto、Judith Langner (ENERCON Gmbh)、Roberto Chavez (CENER)に、様々な機能の初期実装、多くの有益な議論、有益な提案をしていただいたことに感謝します。 | |||
=== 低レイノルズ数と高レイノルズ数の流れのための新しい壁ブレンディング === | |||
壁関数を適切に使用するには、最初の壁法グリッドの高さがモデルの導出と仮定に適合している必要があります。しかし、局所的なレイノルズ数は時空間的に変化し、計算前には未知であり、複雑な形状の壁境界付近のメッシュを制御することは些細なことではないため、このタスクはしばしば時間がかかり、脆弱です。 | |||
このバージョンでは、これらの問題を軽減するために、各壁層からの寄与をスムーズに、または意図的に不連続にブレンドする新しい壁関数ブレンド手法を導入しました。 | |||
新しい壁関数ブレンドオプションは以下の通りです。 | |||
Blending description | |||
stepwise Stepwise switch (discontinuous) | |||
max Maximum value switch (discontinuous) | |||
binomial Binomial blending (smooth) | |||
exponential Exponential blending (smooth) | |||
tanh Tanh blending (smooth) | |||
を使用して、以下の壁関数に対応しています。 | |||
epsilonWallFunction | |||
オメガウォールファンクション | |||
ナットクウォール機能 | |||
ナットユーウォール機能 | |||
帰属 | |||
OpenCFDは、有益な議論と彼の提案をしてくれたMirza Popovac (オーストリア工科大学)に感謝したいと思います。 | |||
== 後処理 == | == 後処理 == | ||