VP法のテスト
境界埋め込み法の1つであるVP法のコードをOpenFOAMに実装しました。実装したコードはこちら。 https://qiita.com/ishigaki/items/cfb20bc58c2ae6a633a0
境界適合格子でやったときとちゃんと比べてみました。NACA0012翼周りの流れをやります。
条件
- 流入速度44m/s
- 迎角4度（境界速度の角度を調整して迎角を設定）
- コード長は1m
- Reynolds数は粘性係数で調整。Re=UinC/nu。Uは流入速度，Cはコード長，nuは動粘性係数。
メッシュ (blockMeshDict)
pisoFoam用のメッシュと，VP法つかったpisoFaomのvppisoFoam用のメッシュを作りました。blockMeshだけでほぼNACA0012通りの形状を再現できます。
メッシュ幅はおおよそ5mmです。
境界適合格子（ここをクリックするとblockMeshDictの詳細が出ます）
polyLineで翼表面の座標を直線で補間します。
/*--------------------------------*- C++ -*----------------------------------*\
| ========= | |
| \\ / F ield | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox |
| \\ / O peration | Version: 2.3.1 |
| \\ / A nd | Web: www.OpenFOAM.org |
| \\/ M anipulation | |
\*---------------------------------------------------------------------------*/
FoamFile
{
version 2.0;
format ascii;
class dictionary;
object blockMeshDict;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
convertToMeters 1;
vertices
(
( -0.5 -1.25 -1 )
( -0.5 1.25 -1 )
( 0.3 -0.06001727 -1 )
( 0.3 0.06001727 -1 )
( 1.0089 -1.25 -1 )
( 1.0089 0 -1 )
( 1.0089 1.25 -1 )
( 3 -1.25 -1 )
( 3 0 -1 )
( 3 1.25 -1 )
( -0.5 -1.25 1 )
( -0.5 1.25 1 )
( 0.3 -0.06001727 1 )
( 0.3 0.06001727 1 )
( 1.0089 -1.25 1 )
( 1.0089 0 1 )
( 1.0089 1.25 1 )
( 3 -1.25 1 )
( 3 0 1 )
( 3 1.25 1 )
);
blocks
(
hex (0 2 3 1 10 12 13 11) (250 120 1) simpleGrading (1 1 1)
hex (0 4 5 2 10 14 15 12) (142 250 1) simpleGrading (1 1 1)
hex (3 5 6 1 13 15 16 11) (142 250 1) simpleGrading (1 1 1)
hex (4 7 8 5 14 17 18 15) (398 250 1) simpleGrading (1 1 1)
hex (5 8 9 6 15 18 19 16) (398 250 1) simpleGrading (1 1 1)
);
edges
(
polyLine 2 3 (
( 0.28 -0.05992581 -1 )
( 0.26 -0.059636853 -1 )
( 0.24 -0.059131171 -1 )
( 0.22 -0.058386276 -1 )
( 0.2 -0.05737543 -1 )
( 0.18 -0.056066189 -1 )
( 0.16 -0.054418208 -1 )
( 0.14 -0.052379745 -1 )
( 0.12 -0.049881816 -1 )
( 0.1 -0.046827704 -1 )
( 0.08 -0.043072299 -1 )
( 0.06 -0.03837581 -1 )
( 0.04 -0.032277225 -1 )
( 0.02 -0.023597771 -1 )
( 0.01 -0.017037074 -1 )
( 0.005 -0.012213147 -1 )
( 0 0 -1 )
( 0.005 0.012213147 -1 )
( 0.01 0.017037074 -1 )
( 0.02 0.023597771 -1 )
( 0.04 0.032277225 -1 )
( 0.06 0.03837581 -1 )
( 0.08 0.043072299 -1 )
( 0.1 0.046827704 -1 )
( 0.12 0.049881816 -1 )
( 0.14 0.052379745 -1 )
( 0.16 0.054418208 -1 )
( 0.18 0.056066189 -1 )
( 0.2 0.05737543 -1 )
( 0.22 0.058386276 -1 )
( 0.24 0.059131171 -1 )
( 0.26 0.059636853 -1 )
( 0.28 0.05992581 -1 )
)
polyLine 12 13 (
( 0.28 -0.05992581 1 )
( 0.26 -0.059636853 1 )
( 0.24 -0.059131171 1 )
( 0.22 -0.058386276 1 )
( 0.2 -0.05737543 1 )
( 0.18 -0.056066189 1 )
( 0.16 -0.054418208 1 )
( 0.14 -0.052379745 1 )
( 0.12 -0.049881816 1 )
( 0.1 -0.046827704 1 )
( 0.08 -0.043072299 1 )
( 0.06 -0.03837581 1 )
( 0.04 -0.032277225 1 )
( 0.02 -0.023597771 1 )
( 0.01 -0.017037074 1 )
( 0.005 -0.012213147 1 )
( 0 0 1 )
( 0.005 0.012213147 1 )
( 0.01 0.017037074 1 )
( 0.02 0.023597771 1 )
( 0.04 0.032277225 1 )
( 0.06 0.03837581 1 )
( 0.08 0.043072299 1 )
( 0.1 0.046827704 1 )
( 0.12 0.049881816 1 )
( 0.14 0.052379745 1 )
( 0.16 0.054418208 1 )
( 0.18 0.056066189 1 )
( 0.2 0.05737543 1 )
( 0.22 0.058386276 1 )
( 0.24 0.059131171 1 )
( 0.26 0.059636853 1 )
( 0.28 0.05992581 1 )
)
polyLine 3 5 (
( 0.32 0.05992788 -1 )
( 0.34 0.059672249 -1 )
( 0.36 0.059263278 -1 )
( 0.38 0.058712465 -1 )
( 0.4 0.058030108 -1 )
( 0.42 0.057225479 -1 )
( 0.44 0.056306948 -1 )
( 0.46 0.055282094 -1 )
( 0.48 0.054157786 -1 )
( 0.5 0.052940252 -1 )
( 0.52 0.051635135 -1 )
( 0.54 0.050247543 -1 )
( 0.56 0.048782083 -1 )
( 0.58 0.047242897 -1 )
( 0.6 0.045633691 -1 )
( 0.62 0.043957754 -1 )
( 0.64 0.042217983 -1 )
( 0.66 0.040416898 -1 )
( 0.68 0.038556656 -1 )
( 0.7 0.036639067 -1 )
( 0.72 0.034665604 -1 )
( 0.74 0.032637411 -1 )
( 0.76 0.030555316 -1 )
( 0.78 0.028419835 -1 )
( 0.8 0.02623118 -1 )
( 0.82 0.023989265 -1 )
( 0.84 0.021693713 -1 )
( 0.86 0.019343859 -1 )
( 0.88 0.016938755 -1 )
( 0.9 0.014477173 -1 )
( 0.92 0.011957609 -1 )
( 0.94 0.009378289 -1 )
( 0.96 0.006737166 -1 )
( 0.98 0.004031929 -1 )
( 1 0.00126 -1 )
)
polyLine 2 5 (
( 0.32 -0.05992788 -1 )
( 0.34 -0.059672249 -1 )
( 0.36 -0.059263278 -1 )
( 0.38 -0.058712465 -1 )
( 0.4 -0.058030108 -1 )
( 0.42 -0.057225479 -1 )
( 0.44 -0.056306948 -1 )
( 0.46 -0.055282094 -1 )
( 0.48 -0.054157786 -1 )
( 0.5 -0.052940252 -1 )
( 0.52 -0.051635135 -1 )
( 0.54 -0.050247543 -1 )
( 0.56 -0.048782083 -1 )
( 0.58 -0.047242897 -1 )
( 0.6 -0.045633691 -1 )
( 0.62 -0.043957754 -1 )
( 0.64 -0.042217983 -1 )
( 0.66 -0.040416898 -1 )
( 0.68 -0.038556656 -1 )
( 0.7 -0.036639067 -1 )
( 0.72 -0.034665604 -1 )
( 0.74 -0.032637411 -1 )
( 0.76 -0.030555316 -1 )
( 0.78 -0.028419835 -1 )
( 0.8 -0.02623118 -1 )
( 0.82 -0.023989265 -1 )
( 0.84 -0.021693713 -1 )
( 0.86 -0.019343859 -1 )
( 0.88 -0.016938755 -1 )
( 0.9 -0.014477173 -1 )
( 0.92 -0.011957609 -1 )
( 0.94 -0.009378289 -1 )
( 0.96 -0.006737166 -1 )
( 0.98 -0.004031929 -1 )
( 1 -0.00126 -1 )
)
polyLine 13 15 (
( 0.32 0.05992788 1 )
( 0.34 0.059672249 1 )
( 0.36 0.059263278 1 )
( 0.38 0.058712465 1 )
( 0.4 0.058030108 1 )
( 0.42 0.057225479 1 )
( 0.44 0.056306948 1 )
( 0.46 0.055282094 1 )
( 0.48 0.054157786 1 )
( 0.5 0.052940252 1 )
( 0.52 0.051635135 1 )
( 0.54 0.050247543 1 )
( 0.56 0.048782083 1 )
( 0.58 0.047242897 1 )
( 0.6 0.045633691 1 )
( 0.62 0.043957754 1 )
( 0.64 0.042217983 1 )
( 0.66 0.040416898 1 )
( 0.68 0.038556656 1 )
( 0.7 0.036639067 1 )
( 0.72 0.034665604 1 )
( 0.74 0.032637411 1 )
( 0.76 0.030555316 1 )
( 0.78 0.028419835 1 )
( 0.8 0.02623118 1 )
( 0.82 0.023989265 1 )
( 0.84 0.021693713 1 )
( 0.86 0.019343859 1 )
( 0.88 0.016938755 1 )
( 0.9 0.014477173 1 )
( 0.92 0.011957609 1 )
( 0.94 0.009378289 1 )
( 0.96 0.006737166 1 )
( 0.98 0.004031929 1 )
( 1 0.00126 1 )
)
polyLine 12 15 (
( 0.32 -0.05992788 1 )
( 0.34 -0.059672249 1 )
( 0.36 -0.059263278 1 )
( 0.38 -0.058712465 1 )
( 0.4 -0.058030108 1 )
( 0.42 -0.057225479 1 )
( 0.44 -0.056306948 1 )
( 0.46 -0.055282094 1 )
( 0.48 -0.054157786 1 )
( 0.5 -0.052940252 1 )
( 0.52 -0.051635135 1 )
( 0.54 -0.050247543 1 )
( 0.56 -0.048782083 1 )
( 0.58 -0.047242897 1 )
( 0.6 -0.045633691 1 )
( 0.62 -0.043957754 1 )
( 0.64 -0.042217983 1 )
( 0.66 -0.040416898 1 )
( 0.68 -0.038556656 1 )
( 0.7 -0.036639067 1 )
( 0.72 -0.034665604 1 )
( 0.74 -0.032637411 1 )
( 0.76 -0.030555316 1 )
( 0.78 -0.028419835 1 )
( 0.8 -0.02623118 1 )
( 0.82 -0.023989265 1 )
( 0.84 -0.021693713 1 )
( 0.86 -0.019343859 1 )
( 0.88 -0.016938755 1 )
( 0.9 -0.014477173 1 )
( 0.92 -0.011957609 1 )
( 0.94 -0.009378289 1 )
( 0.96 -0.006737166 1 )
( 0.98 -0.004031929 1 )
( 1 -0.00126 1 )
)
);
boundary
(
inlet
{
type patch;
faces
(
(0 1 11 10)
);
}
outlet
{
type patch;
faces
(
(0 4 14 10)
( 4 7 17 14)
(1 6 16 11)
(6 9 19 16)
(7 8 18 17)
(8 9 19 18)
);
}
airfoil
{
type wall;
faces
(
(2 5 15 12)
(2 3 13 12)
(3 5 15 13)
);
}
front
{
type empty;
faces
(
(0 2 3 1)
(0 4 5 2)
(3 5 6 1)
(4 7 8 5)
(5 8 9 6)
(10 12 13 11)
(10 14 15 12)
(13 15 16 11)
(14 17 18 15)
(15 18 19 16)
);
}
);
mergePatchPairs
(
);
// ************************************************************************* //
VP法用のメッシュ （ここをクリックするとblockMeshDictの詳細が出ます）
上とほぼ同じ格子幅でメッシュ生成します。
/*--------------------------------*- C++ -*----------------------------------*\
| ========= | |
| \\ / F ield | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox |
| \\ / O peration | Version: 2.3.1 |
| \\ / A nd | Web: www.OpenFOAM.org |
| \\/ M anipulation | |
\*---------------------------------------------------------------------------*/
FoamFile
{
version 2.0;
format ascii;
class dictionary;
object blockMeshDict;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
convertToMeters 1;
vertices
(
( -0.5 -1.25 -1 )
( 3 -1.25 -1 )
( 3 1.25 -1 )
( -0.5 1.25 -1 )
( -0.5 -1.25 1 )
( 3 -1.25 1 )
( 3 1.25 1 )
( -0.5 1.25 1 )
);
blocks
(
hex (0 1 2 3 4 5 6 7) (700 500 1) simpleGrading (1 1 1)
);
edges
(
);
boundary
(
inlet
{
type patch;
faces
(
(0 3 7 4 )
);
}
outlet
{
type patch;
faces
(
(0 1 5 4)
(1 2 6 5)
(3 2 6 7)
);
}
// airfoil
// {
// type wall;
// faces
// (
// (2 5 15 12)
// (2 3 13 12)
// (3 5 15 13)
// );
// }
front
{
type empty;
faces
(
(0 1 2 3)
(4 5 6 7)
);
}
);
mergePatchPairs
(
);
// ************************************************************************* //
Re=4400のケース
pisoFoamの結果
vppisoFoamの結果
迎角4度なので，翼の上下での速度差はそんなに大きくないですが，上側が少し早いです。Re=4400だとカルマン渦がでます。どちらの手法の結果もほぼ同じになってます。
Re=4.4e6のケース
pisoFoamの結果
vppisoFoamの結果
Re数が3桁あがってますが，メッシュは同じにしてます。pisoFoamのほうは最初こそ，翼後流に流れの乱れがありますが，そのあとは定常な流れになっています。それに対して，vppisoFoamのほうは翼周りで非定常な渦の生成が見られます。翼をブロックの集合で表現するため，表面にガタツキがでます。そこでバックステップ流れのようになって，渦が出ていそうです。かなりメッシュ細かくしないと渦が出ます。メッシュ幅1.25mmにしても出てました。