ACU-T:2000 ミキシングエルボ内の乱流

前提条件

このチュートリアルを開始する前に、HyperWorks 入門チュートリアルである ACU-T:1000 HyperWorksユーザーインターフェースをすでに完了しこのシミュレーションを実行するには、ライセンス供与済みバージョンのHyperMeshおよびAcuSolveにアクセスできる必要があります。

このチュートリアルを実行する前に、ここをクリックしてチュートリアルモデルをダウンロードしてください。 ACU-T2000_MixingElbow.hm をHyperMesh_tutorial_inputs.zipから抽出します。

HyperMeshデータベース(.hmファイル)には、メッシュ済みのジオメトリが含まれているため、このチュートリアルには、ジオメトリのインポートとメッシュ生成に関する手順は含まれません。

問題の説明

このチュートリアルで扱う問題を図1に示します。これは、高速な流体を小さい入口から主管内の比較的低速な流体に注入することで管内で混合するという代表的な工業事例です。異なる速度の水が2つの入口を通って入る、90度のミキシングエルボで構成されます。形状は管のXY中央平面を中心として対称です(図を参照)。



Figure 1. ミキシングエルボの概略図

HyperMeshモデルデータベースを開く

  1. HyperMeshを起動し、AcuSolveのユーザープロファイルを読み込みます。
    User ProfilesからAcuSolveを選択する方法については、HyperMeshの入門チュートリアルACU-T:1000 HyperWorksユーザーインターフェースをご参照ください。
  2. 標準ツールバーのOpen Modelアイコン をクリックします。
    Open Modelダイアログが開きます。
  3. モデルファイルの保存先ディレクトリを参照します。HyperMeshファイルACU-T2000_MixingElbow.hmを選択してOpenをクリックします。
  4. File > Save Asをクリックします。
    Save Model Asダイアログが開きます。
  5. 名前をMixingElbow_Turbulentとして新しいディレクトリを作成し、このディレクトリへ移動します。
    このディレクトリが作業ディレクトリになり、シミュレーションに関連するすべてのファイルがこの場所に保存されます。
  6. データベースのファイル名としてMixingElbowと入力するか、都合のいい名前を選択して入力します。
  7. 保存をクリックしてデータベースを作成します。

一般的なシミュレーションパラメータの設定

  1. Solverブラウザ01.Globalを展開してPROBLEM_DESCRIPTIONをクリックします。
  2. エンティティエディターで、Turbulence ModelをSpalart Allmarasに設定します。


    Figure 2.

境界条件の設定

デフォルトでは、すべてのコンポーネントは壁境界条件に割り当てられます。この手順では、それを適切な境界条件に変更し、流体ボリュームに材料特性を割り当てます。
  1. Solverブラウザで、12.Surfaces > WALLを展開します。
  2. Large_Inletをクリックします。エンティティエディターで以下を実行します。
    1. TypeをINFLOWに変更します。
    2. Inflow TypeをAverage velocityに設定します。
    3. Average velocityを0.4m/sに設定します。


    Figure 3.
  3. Small_Inletをクリックします。エンティティエディターで以下を実行します。
    1. TypeをINFLOWに変更します。
    2. Inflow TypeをAverage velocityに設定します。
    3. Average velocityを1.2m/sに設定します。
  4. Outletをクリックします。エンティティエディターで、TypeをOUTFLOWに変更します。


    Figure 4.
  5. Symmetryをクリックします。エンティティエディターで、TypeをSYMMETRYに変更します。


    Figure 5.
  6. Wallをクリックします。エンティティエディターで、TypeがWALLに設定されていることを確認します。


    Figure 6.
  7. Fluidをクリックします。エンティティエディターで以下を実行します。
    1. TypeをFLUIDに変更します。
    2. MaterialとしてWater_HMを選択します。


    Figure 7.
  8. モデルを保存します。

解析計算

この手順では、HyperMeshからAcuSolveを直接起動して解析を完了します。

AcuSolveの実行

  1. すべてのメッシュコンポーネントの表示をオンにします。
    解析を実行するには、アクティブなすべてのコンポーネントのメッシュを可視化した状態にする必要があります。
  2. ACUツールバーの をクリックします。
    Solver job Launcherダイアログが開きます。
  3. Optional: 解析時間を短縮するには、使用可能なプロセッサの数に応じて、使用するプロセッサの数に大きい値(4または8)を設定します。
  4. Output time stepsはAllまたはFinalに設定できます。これは定常状態解析なので、最後の時間ステップでの出力が得られれば十分です。
  5. 他のオプションはデフォルト設定のままにし、Launchをクリックして解析プロセスを開始します。


HyperViewによる結果のポスト処理

解析が収束した後、AcuProbeウィンドウとAcuTailウィンドウを閉じます。HyperMeshウィンドウに移動し、AcuSolve Controlタブを閉じます。

HyperViewのオープンとモデルおよび結果の読み込み

  1. HyperMeshのメインメニュー領域で、Applications > HyperViewを順にクリックします。
    HyperViewウィンドウを読み込むと、デフォルトでLoad model and resultsパネルが開きます。このパネルが表示されない場合は、File > Open > Modelの順にクリックします。
  2. Load model and resultsパネルで、Load modelの隣にある をクリックします。
  3. Load Model Fileダイアログで、作業ディレクトリに移動して、ポスト処理する解析実行のAcuSolve .Logファイルを選択します。この例で選択するファイルは、MixingElbow.1.Logです。
  4. Openをクリックします。
  5. パネル領域Applyをクリックしてモデルと結果を読み込みます。
    読み込むと、モデルが形状で色分けされます。

圧力と速度のコンタープロットの作成

この手順では、対称平面上の圧力と速度のコンタープロットを作成します。
  1. ResultsブラウザでのComponentsリストを拡張表示します。
  2. Isolate Shownアイコン をクリックしてからSymmetryコンポーネントをクリックします。これにより、グラフィックスウィンドウでSymmetryコンポーネントを除くすべてのコンポーネントが非表示になります。


    Figure 8.
  3. Standard Viewsツールバーの をクリックすることで、xy平面を正面から見た表示にします。
  4. ResultsツールバーでをクリックしてContourパネルを開きます。
  5. Result typeでVelocity(v)Magが選択されていることを確認します。
  6. Componentsエンティティセレクターをクリックします。Extended Entity Selectionダイアログで、Displayedを選択します。
  7. Applyをクリックします。
  8. パネル領域のDisplayタブで、Discrete colorオプションをオフにします。


    Figure 9.
  9. Legendタブをクリックし、Edit Legendをクリックします。表示されたダイアログで、Numeric formatをFixedに変更してOKをクリックします。


    Figure 10.
  10. Result typeをPressure(s)に変更してApplyをクリックし、対称平面上の圧力コンターを表示します。


    Figure 11.

要約

このチュートリアル、では、CFDシミュレーション実行用のCFDモデルのセットアップをするための基本的なワークフローを通して作業し、AcuSolveHyperMeshHyperViewなどのHyperWorks製品を使用して結果をポスト処理しました。まず、HyperMeshでモデルをインポートしました。次に、シミュレーションパラメータを設定して、HyperMeshから直接AcuSolveを起動しました。AcuSolveによる解析が完了した後、HyperViewを使用して結果をポスト処理し、コンタープロットを作成しました。