1. OpenFOAMの混相流流
solver interFoamのパラ
メータによる解の変化
⼤大阪⼤大学⼤大学院基礎⼯工学研究科
修⼠士課程２年年
⼭山本 卓也
第27回OpenCAE勉強会@関西
2014/01/18

2. interFoamとは？
Dam Break (Tutorial)
混相流（水/気体等）のシミュ
レーションを行うsolver

3. InterFoamを使う際に
⽤用いられているパラメータ
InterFoam内で用いられているパラメータ
System/fvSolu?on中
PISO
{
nCorrectors
3;
nNonOrthogonalCorrectors
0;
nAlphaCorr
1;
nAlphaSubCycles
2;
cAlpha
1;
}
nAlphaCorr;
nAlphaSubCycles;
cAlpha;
Cαの値を設定
(値0~2)
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛ ⋅⋅
f
ff
f
ff
f
S
Su
S
Su
Cn max,min α
0;
界面圧縮が無い
2;
界面圧縮が強い
αの式を解く際に時間刻みΔtを変
更して解くことが出来る。
Δt/nAlphaSubCycles
αの式を解く際の反復回数
(安定的に解くため)
パラメータの設定は
どれが最も良いのか？

4. 検証１（Laplace圧の測定）
• A. Albadawi et al.(2013)で⾏行行われている⼀一つの検
証問題
Laplace圧
２種の流流体を分ける表⾯面を横切切るときに⽣生ずる静⽔水圧の
ジャンプΔp (表⾯面張⼒力力の物理理学(p.8)より 著 ドゥジェ
ンヌ、ブロシャール­−ヴィアール、ケレ 訳 奥村剛)
Δp =γ
1
R
+
1
R'
!
"
#
$
%
&
Δp = p0
in
− p∞
out p0
in
p∞
out
気泡中心部の圧力
壁境界での圧力
数値計算による圧力差と理論値の比較
M. M. Francois et al., J. Comput. Phys., 213, 141-173 (2006).
元々は
の検証問題

5. 検証１（Laplace圧の測定）
• 計算条件
Δpexact =γ
1
R
+
1
R'
!
"
#
$
%
& = 2
Δp = p0
in
− p∞
out
p0
in
p∞
out
気泡中心部の圧力
壁境界での圧力
等間隔格子
DX
=
0.001
m
(Fine)
=
0.0005
m
(Coarse)
0.05
m
0.05
m
0.01
m
理論値のラプラス圧
物性値
γ
0.01
N/m
計算によるラプラス圧
ρg
1
kg/m3
µg
10-­‐5
kg/(ms)
ρl
1000
kg/m3
µl
10-­‐3
kg/(ms)
gas
liquid
無重力条件
（静置条件）
計算時間
0.1
sec.
(Δt
=
1x10-­‐5
sec.
(Coarse))
(Δt
=
5x10-­‐6
sec.
(Fine))
相対圧力誤差E0
E0 =
Δp− Δpexact
Δpexact
OpenFOAM-­‐2.1.x

6. 検証１（Laplace圧の測定）
• 計算結果 (VOF(Coarse))
黒線(alpha
=
0.5)

7. 検証１（Laplace圧の測定）
• 計算結果 (VOF(Fine))
黒線(alpha
=
0.5)

8. 検証１（Laplace圧の測定）
CAlpha
0
1
2
VOF
(Coarse)
25.17
25.23
25.38
VOF
(Fine)
19.34
19.29
19.05
Δpexact =γ
1
R
+
1
R'
!
"
#
$
%
& = 2
Δp = p0
in
− p∞
out
p0
in
p∞
out
気泡中心部の圧力
壁境界での圧力
理論値のラプラス圧
計算によるラプラス圧
相対圧力誤差E0
E0 =
Δp− Δpexact
Δpexact
各圧縮速度係数でのE0の値
あまり変化無し
別の検証問題
で行う必要有り

9. 検証１（Laplace圧の測定）
• 計算結果 (SCLSVOF(Coarse))
黒線(alpha
=
0.5)

10. 検証１（Laplace圧の測定）
• 計算結果 (SCLSVOF(Fine))
黒線(alpha
=
0.5)

11. 検証１（Laplace圧の測定）
Δpexact =γ
1
R
+
1
R'
!
"
#
$
%
& = 2
Δp = p0
in
− p∞
out
p0
in
p∞
out
気泡中心部の圧力
壁境界での圧力
理論値のラプラス圧
計算によるラプラス圧
相対圧力誤差E0
E0 =
Δp− Δpexact
Δpexact
各圧縮速度係数でのE0の値
CAalpha
0
1
2
VOF
(Coarse)
25.17
25.23
25.38
VOF
(Fine)
19.34
19.29
19.05
SCLSVOF
(Coarse)
1.557
0.1749
1.752
SCLSVOF
(Fine)
1.496
1.210
0.9390

12. まとめ
• パラメータCαによって得られる解がど
のくらい変化するか調査した。
• あまり、無重⼒力力場の静置気泡のラプラ
ス圧にはほとんど影響しなかった。
• 別の検証問題で⾏行行う必要有り。
• 他の改良良⼿手法の⽅方が精度度良良く解析でき
るのでは？

13. 参考⽂文献
1. M. M. Francois et al., J. Comput. Phys. 213 (2006) 141-173.
2. A. Albadawi et al., Int. J. Multiphase Flow 53 (2013) 11-28.
3. ドゥジェンヌ・ブロシャール-ヴィアール・ケレ共著
奥村剛訳, 表⾯面張⼒力力の物理理学 第2版,吉岡書店