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「OpenFOAM v2212 リリースノート」の版間の差分

OpenFOAM v2212 リリースノート (ソースを閲覧)

2022年12月24日 (土) 11:24時点における版

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# Greenblatt, D., Paschal, K. B., Yao, C.-S., Harris, J., Schaeffler, N. W., and Washburn, A. E. (2006). Experimental Investigation of Separation Control Part 1: Baseline and Steady Suction. AIAA Journal, Vol. 44, No. 12, pp. 2820-2830, 2006.
# Greenblatt, D., Paschal, K. B., Yao, C.-S., Harris, J., Schaeffler, N. W., and Washburn, A. E. (2006). Experimental Investigation of Separation Control Part 1: Baseline and Steady Suction. AIAA Journal, Vol. 44, No. 12, pp. 2820-2830, 2006.
# Travin, A.K., Shur, M.L., Strelets, M.K., and Spalart, P.R. (2004). Physical and numerical upgrades in the detached-eddy simulation of complex turbulent flows. Advances in LES of complex flows, pp. 239–254, 2004.
# Travin, A.K., Shur, M.L., Strelets, M.K., and Spalart, P.R. (2004). Physical and numerical upgrades in the detached-eddy simulation of complex turbulent flows. Advances in LES of complex flows, pp. 239–254, 2004.
= v2212: 新規および更新されたソルバーと物理学 =
== ビューファクタ放射モデリングの改善 ==
放射線ビューファクタ生成アプリケーションであるviewFactorsGenが複数回アップデートされました。
* この方法は、2つの面が「遠い」場合は二重面積積分（2AI）、面が「近い」場合は二重線形積分（2LI）の組み合わせに基づいている。面間の距離は、平均面積と面中心間の距離の比として計算されます。
* OpenFOAMの標準的な反復線形ソルバーをデフォルトで使用し、シングル・プロセッサーでの従来の直接解法を使用する。
* CGALサポートでコンパイルした場合、より高速なレイ・インターセクション・ルーチンを適用することができます。
辞書入力
viewFactorsDict辞書の追加入力は、以下の通りです。
<code>// GaussQuad integral error tolerance (default: 0.01)
// Used to decide when to increase order of integration.
GaussQuadTol              0.1;
// Relative distance (default: 8)
// For distTol : use 2AI
distTol                  8;
// Constant model use for common edges for 2LI (default : 0.22)
// Approx for integral value of duplicate edges.
alpha                    0.22;
// Interval tolerance (default : 1e-2)
// Used for ray shooting from face centre to face centre plus intTol to avoid the ray
// hitting the same face where it was originated.
intTol                    1e-2;</code>
反復法ソルバーと直接法ソルバーの使用は、radiationProperties辞書のuseDirectSolver項目（オプション）で指定します。
<code>{
    smoothing          false;  // Use for closed surfaces where sum(Fij) = 1
    constantEmissivity true;
    nBands            1;
    useDirectSolver    false;    // Use direct solver or standard iterative solver ("qr", "qRFinal" in fvSolution)
}</code>
この新しいバージョンでは、顔の凝集（したがって faceAgglomeration アプリケーション）は必要ありません。
Tutorials
* $FOAM_TUTORIALS/heatTransfer/chtMultiRegionSimpleFoam/multiRegionHeaterRadiation
* $FOAM_TUTORIALS/heatTransfer/chtMultiRegionFoam/externalSolarLoad
Source code
* <code>$FOAM_SRC/thermophysicalModels/radiation/radiationModels/viewFactor (view factor evaluation)</code>
* <code>$FOAM_UTILITIES/preProcessing/viewFactorsGen (view factor generation)</code>
== DES乱流モデルの改良 ==
DES（Detached-Eddyシミュレーション）は、定常（RANS）モデルよりも精度が高く、LES（Large-Eddy Simulation）よりも低コストであるため、乱流モデリング手法としてますます一般的になりつつある手法です。しかし、「グレーゾーン」と呼ばれる欠点があり、初期せん断層で分解された乱流の発達が遅れ、ここでの予測精度が低下しています。
新しいグレー領域拡張DESバージョンは，局所的に渦粘性を低下させることで，初期シア層でのRANS-LES遷移を加速させます．乱流が完全に発達すると、通常のサブグリッドスケールの挙動が戻ってきます。次の図は，2次元の壁面設置型ハンプの下流で再循環する流れに ついて，グレーゾーン効果を示したものです．グレーゾーンを強化したモデルでは、分解された乱流のレベルが大幅に向上し、実験との一致も良くなっています。
v2212では、以下の乱流モデリング機能が搭載されています。
* Grey-area enhanced -DDES formulation [1][3], SpalartAllmarasDDES and kOmegaSSTDDES with activated option useSigma, which is applicable to both Spalart-Allmaras and Menter SST-based DDES formulation;
* Vorticity-adaptive filter definition, [4][5], DeltaOmegaTildeDelta, which is recommended for use in conjunction with the -DDES model; and
* Shear-layer adaptive filter definition, [5], SLADelta, which achieves a similar effect to the combination of -DDES and .
Example usage:
<code>simulationType LES;
LES
{
    LESModel        SpalartAllmarasDDES;
    SpalartAllmarasDDESCoeffs
    {
        useSigma        true;                    // <-- new entry
    }
    //delta          SLADelta;
    delta          DeltaOmegaTilde;
    DeltaOmegaTildeCoeffs
    {}
    ...
}</code>
これらの手法と合わせて、アップデート版のDEShybridスキームを使用することが推奨されます。
Tutorial
* $FOAM_TUTORIALS/incompressible/pimpleFoam/LES/wallMountedHump
Attribution
* グレー領域拡張DESモデルコンポーネントは，Upstream CFD GmbHによって実装され，Volkswagen AGの資金援助を受けてOpenCFD Ltdと共同でOpenFOAMに統合されました．
* Merge request MR!560
References
# Fuchs, M., Mockett, C., Sesterhenn, J., and Thiele, F. (2020). The grey-area enhanced sigma-DDES approach: Formulation review and application to complex test cases. In: Progress in Hybrid RANS-LES Modelling, Notes on Numerical Fluid Mechanics and Multidisciplinary Design 143, pp. 119-130, Springer, 2020.
# Greenblatt, D., Paschal, K. B., Yao, C.-S., Harris, J., Schaeffler, N. W., & Washburn, A. E. (2006). Experimental Investigation of Separation Control Part 1: Baseline and Steady Suction. AIAA Journal, Vol. 44, No. 12, pp. 2820-2830, 2006.
# Mockett, C., & Fuchs, M. (2017). Application of Alternative SGS Forms for Grey Area Mitigation. In Go4Hybrid, volume 134 of Notes on Numerical Fluid Mechanics and Multidisciplinary Design, Springer, 2017.
# Mockett, C., Fuchs, M., Garbaruk, A.V., Shur, M.L., Spalart, P.R., Strelets, M.K., Thiele, F., & Travin, A.K. (2016). Two non-zonal approaches to accelerate RANS to LES transition of free shear layers in DES. In: Progress in Hybrid RANS-LES Modelling, Notes on Numerical Fluid Mechanics and Multidisciplinary Design 130, pp. 187-201, Springer, 2015.
# Shur, M. L., Spalart, P. R., Strelets, M. K., & Travin, A. K. (2015). An enhanced version of DES with rapid transition from RANS to LES in separated flows. Flow, Turbulence and Combustion, 95, 709–737, 2015.
== 熱交換器のモデリングを改善 ==
領域間熱伝達fvOption、effectivenessHeatExchangerSourceがheatExchangerSourceに名称変更され、新たに2つのサブモデルを指定できるように拡張されました。
* effectivenessTable：先のeffectivenessHeatExchangerSourceの動作、および
* referenceTemperature: 熱交換を計算するために、基準温度（スカラーまたは2次元補間テーブルから計算）を使用するモデルです。
最小限の使用例を以下に示します。
<code>heatExchangerSource1
{
    type                    heatExchangerSource;
    // Option-1
    model                  effectivenessTable;
    // Option-2
    model                  referenceTemperature;</code>
Source code
* $FOAM_SRC/fvOptions/sources/derived/heatExchangerSource
Merge request
* MR!557
== 新ゾーンベースの熱物性 ==
多領域のケースは、組み立てや運用が難しい場合があります。新しいpureZoneMixtureモデルは、熱物性の選択によってのみ領域が異なるセットアップを簡素化するために使用することができます。この場合、ユーザーは単一のメッシュ領域を使用し、セルゾーンごとに熱物性を選択することができるため、プリポスト処理を簡略化し、実行時間を短縮できる可能性があります。
ゾーン間カップリングは、内部面を使用して暗黙的に、または境界条件を使用して明示的に処理されます。内部面のカップリングは柔軟性に欠け、シェル伝導のような抵抗や放射のようなソースを追加することはできません。内部フェースでは、不連続な特性の影響は、例えば、調和補間によって処理されるかもしれません。
=== Zonal mixture ===
これはすべてのセルゾーンに対して混合物の設定を取る。固体領域の典型的な constant/<region>/thermophysicalProperties は次のようなものである。
<code>thermoType
{
    type            heSolidThermo;
    mixture        pureZoneMixture;
    transport      constIso;
    thermo          hConst;
    equationOfState rhoConst;
    specie          specie;
    energy          sensibleEnthalpy;
}
mixture
{
    leftSolid
    {
        specie
        {
            molWeight  50;
        }
        transport
        {
            kappa  80;
        }
        thermodynamics
        {
            Hf      0;
            Cp      450;
        }
        equationOfState
        {
            rho    8000;
        }
    }
    rightSolid
    {
        //- Start off from properties of cellZone leftSolid
        ${leftSolid}
        //- Selectively overwrite properties
        equationOfState
        {
            rho    2800;
        }
    }
}</code>
備考
* noneという名前の「特別な」cellZoneは、ゾーンされていないすべてのセルにマッチします。
* pureZoneMixtureは、pureMixture、すなわち非反応の単一成分混合物を使用することを条件に、流体領域に適用することができる。
* 混合物の特性だけが変化することがあります。
* 同じ領域に流体と固体を存在させることはできません。
* pureZoneMixtureは、セルゾーンが同じ混合物特性を持つ場合、pureMixtureと全く同じ結果を得ることができます。
Source code
* $FOAM_SRC/thermophysicalModels/basic/mixtures/pureZoneMixture
Merge request
* MR!586
== ラグランジュの出力制御の改善 ==
ラグランジュモデルが /constant/*CloudProperties ファイルなどのログに書き込む情報量を減らすために、新しいオプションの logFrequency エントリがクラウドソリューション入力辞書に追加されました（例）。
<code>solution
{
    active          true;
    coupled        false;
    transient      yes;
    cellValueSourceCorrection off;
    maxCo          0.3;
    logFrequency    3; // <--- NEW ENTRY
    ...
}</code>
この値は、ラグランジュ位相統計量を報告する間に実行されるキャリア位相時間ステップの数を制御します。
<code>Solving2-D cloud reactingCloud1
Cloud: reactingCloud1
    Current number of parcels      = 994
    Current mass in system          = 0.009735873844
    Linear momentum                = (0.0001652067978 0.0001039875528 0)
    |Linear momentum|                = 0.0001952093676
    Linear kinetic energy          = 0.0001660812145
    Average particle per parcel    = 19.21387643
    Injector model1:
      - parcels added              = 994
      - mass introduced            = 0.01
    Parcel fate: system (number, mass)
      - escape                      = 0, 0
    Parcel fate: patch (walls|cyc.*) (number, mass)
      - escape                      = 0, 0
      - stick                      = 0, 0
    Parcel fate: patch (inlet|outlet) (number, mass)
      - escape                      = 0, 0
      - stick                      = 0, 0
    Temperature min/max            = 275.039299, 275.4193813
    Mass transfer phase change      = 0.000264126156
    Mass transfer devolatilisation  = 0
    Mass transfer surface reaction  = 0</code>
後方互換性を維持するため、デフォルトでは 1 に設定されている。
== 有限面積の改善 faOptions ==
サーマルシェルなどで使用される有限面積オプションが、複数のパッチを正しく処理するようになりました。
* $FOAM_TUTORIALS/heatTransfer/buoyantPimpleFoam/hotRoomWithThermalShell
externalHeatFluxSourceがFunction1仕様に対応しました。
* $FOAM_TUTORIALS/lagrangian/reactingParcelFoam/splashPanelFilm
== 有限面積フィルム接触角力の向上 ==
有限領域 perturbedTemperatureDependentContactAngleForce は dynamicContactAngle に名称変更され、拡張されました。
* 確率的摂動を用いたフィルム速度依存の接触角力計算；および
* 膜厚が限界膜厚を超えると、接触線移動の動きに逆らう力が加わり、ヒステリシスが発生すること。
このモデルの最小限の例を以下に示します。
<code>dynamicContactAngleForceCoeffs
{
    // Mandatory entries
    distribution    <subDict>;
    // Optional entries
    hCrit          <scalar>;  // Critical film height
    // Conditional entries
        // Option-1
        Utheta          <Function1<scalar>>;  // Contact angle vs film speed
        // Option-2
        Ttheta          <Function1<scalar>>;  // Contact angle vs film temperature
    // Inherited entries
    ...
}</code>
下図は、リブレットパネルフローのケースで、左から順に、臨界膜高さ、接触角対膜速度のエントリーを使用した場合の効果を示しています。新しい実装では、右図のようにリブレットが合体する結果となりました。
Source code
* $FOAM_SRC/regionFaModels/liquidFilm/subModels/kinematic/force/contactAngleForce/dynamicContactAngleForce
References
* Meredith, K. V., Heather, A., De Vries, J., & Xin, Y. (2011). A numerical model for partially-wetted flow of thin liquid films. Computational Methods in Multiphase Flow VI, 70, 239.
* Novák, M., Devaradja, R., Papper, J., & Černý, M. (2020). Efficient CFD methods for assessment of water management. In 20. Internationales Stuttgarter Symposium (pp. 151-170). Springer Vieweg, Wiesbaden.
Merge request
* MR!584
== 新有限領域膜垂れ流しモデル ==
Brun膜の滴下モデルは、有限体積膜ライブラリから有限面積ライブラリに移行されました。インジェクションモデルの U/<filmPatch> velocityFilmShell 定義で適用されています、例．
<code>injectionModels
(
    // curvatureSeparation
    BrunDrippingInjection
);
BrunDrippingInjectionCoeffs
{
    deltaStable    1e-3;
}</code>
Source code
* $FOAM_SRC/regionFaModels/liquidFilm/subModels/kinematic/injectionModel/BrunDrippingInjection
Merge request
* MR!580
== 新有限領域膜高さ制限 ==
limitHeight有限領域オプション（faOption）は、フィルムの最大高さをユーザーが指定した値に制限するために、明示的な補正を適用します。
使用例
<code>limitHeight1
{
    type        limitHeight;
    region      velocityFilmShell;
    h          hf_film;
    selectionMode all;
    max        0.001;
}</code>
Source code
* $FOAM_SRC/faOptions/corrections/limitHeight
Merge request
* MR!580
== 新液体フィルム条件付き飛散 ==
ラグランジュ表面膜モデルは、ラグランジュ区画を有限面積および有限体積の膜モデルに転送する役割を担っています。ユーザは新しい parcelTypes エントリを持ち、表面膜と相互作用する区画タイプ ID のリストを記述します。このエントリを省略すると、すべてのパーセルが参加します。
<code>surfaceFilmModel kinematicSurfaceFilm;
kinematicSurfaceFilmCoeffs
{
    interactionType absorb;
    // Optional list of participating parcel IDs
    parcelTypes    (10);
}</code>
インジェクターごとに区画タイプを設定するには、インジェクターモデルを指定する際にinjectorIDエントリーを使用します。
<code>injectionModels
{
    model1
    {
        type            <injectionModelType>;
        // Optional injector ID
        // - if ommitted, parcels use '-1'
        injectorID      10;
        ...
    }
}</code>
Source code
* $FOAM_SRC/lagrangian/intermediate/submodels/Kinematic/SurfaceFilmModel/KinematicSurfaceFilm
Merge request
* MR!581
== 新しい固体反応速度モデル ==
新しい solidIsothermalReactionRate モデルは、solidArrheniusReactionRate モデルと並んで、固体の等温反応速度を提供します。このモデルの最小限の例を以下に示します。
<code>{
    // Mandatory entries
    C      <scalar>;  // Model constant
    Cp      <scalar>;  // Specific heat of solid material (assumed constant)
    Tpc    <scalar>;  // Phase change temperature
    Elat    <scalar>;  // Latent heat of phase change
    // Elat, the latent energy is defined in the present
    // implementation as a negative value (using the convention
    // endothermic process has negative enthalpy.)
}</code>
Source code
* $FOAM_SRC/thermophysicalModels/solidSpecie/reaction/reactionRate/solidIsothermalReactionRate
References
* W.H. Lee, A pressure iteration scheme for two-phase flow modeling, T.N. Veziroglu (Ed.), Multiphase Transport Fundamentals, Reactor Safety, Applications, vol. 1, Hemisphere Publishing, Washington, DC (1980).
* Kharangate, C. R., & Mudawar, I. (2017). Review of computational studies on boiling and condensation. International Journal of Heat and Mass Transfer, 108, 1164-1196.
Merge request
* <code>MR!579</code>
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