ACU-T:2300 大気境界層問題 – 建物上方の流れ

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-T2300_Building.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は、Figure 1で図示しています。1例として、この問題は AcuSolveにおける大気境界層モデリング機能を示しています。



Figure 1.

このチュートリアルでは、地表面粗度が0.03である建物上方の空気の流れをシミュレートします。このケースでは、User Defined Atmospheric Roughness Typeが考慮されます。

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-T2300_Building.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Building_ABL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Building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、タイトルとしてBuildingと入力します。
  3. Analysis TypeがSteady Stateに設定されているのを確認します。
  4. Turbulence ModelをSpalart Allmarasに設定します。


    Figure 2.
  5. Solverブラウザで、02.SOLVER_SETTINGSグループを拡張表示し、SOLVER_SETTINGSをクリックしてエンティティエディター内で開きます。
  6. Convergence Toleranceを0.001に設定します。
  7. Relaxation factorを0.4に設定します。


    Figure 3.

境界条件と材料モデルパラメータの設定

この手順では、問題の境界条件(BC)を定義し、fluid volumeに材料特性を割り当てます。

材料モデルパラメータの設定

  1. Solverブラウザで、02.Materials > FLUIDを展開してAir_HMをクリックします。
  2. Material typeをFLUIDに設定します(設定されていない場合)。残りはデフォルト設定のままにします。


    Figure 4.

流体ボリューム材料の設定

  1. Solverブラウザで、11.Volumes > FLUIDを展開してfluidをクリックします。
  2. TypeをFLUIDに設定します。
  3. MaterialをAir_HMに設定します。


    Figure 5.

境界条件の設定

  1. Solverブラウザで、12.Surfaces > INFLOWを展開してInflowをクリックします。エンティティエディターで以下を設定します。
    1. TypeをINFLOWに設定します。
    2. Inflow TypeをAtmosphericに設定します。
    3. Atmospheric Roughness TypeをUser valueに設定します。
    4. Atmospheric Ground Roughnessを0.001に設定します。
    5. Atmospheric Reference Vel TypeをFriction velocityに設定します。
    6. Atmospheric Friction Velocityを0.106に設定します。
    7. Atmospheric Ground Originの座標値を(0,0,0)に設定します。
    8. Atmospheric Ground Normal Directionの座標値を(0,0,1)に設定します。
    9. Atmospheric Flow Directionの座標値を(1,0,0)に設定します。


    Figure 6.
  2. OUTFLOWを拡張表示し、Outflow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 7.
  3. WALLを拡張表示し、Buildingをクリックします。エンティティエディターで、TypeをWALLに変更します。


    Figure 8.
  4. WALLの下のWallをクリックします。エンティティエディターで以下を設定します。
    1. TypeをWALLに変更します。
    2. Roughness heightを0.03に設定します。


    Figure 9.
  5. SLIPを拡張表示し、Slipをクリックします。エンティティエディターで、TypeをSLIPに変更します。


    Figure 10.

節点初期状態の設定

  1. Solverブラウザで、01.GLOBAL > 03.NODAL_INITIAL_CONDITIONSを展開してNODAL_INITIAL_CONDITIONをクリックします。
  2. Pressure Default valueが0.0に設定されているのを確認します。
  3. すべての方向のVelocityが0.0に設定されているのを確認します。
  4. Eddy viscosityを0.0001に変更します。


    Figure 11.

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。


    Figure 12.

HyperWorks HV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。

WindowsのスタートメニューからStart > Altair <version> > HyperWorks HVをクリックしてHyperViewを起動します。

モデルと結果の読み込み

  1. HyperWorks HVウィンドウが読み込まれたら、File > Open > Modelをクリックします。
  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、Building.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。

Y面上に速度を表示するサーフェスの調整

  1. View Controlstyツールバーでをクリックし、Y面上に座標面を新たに作成します。


    Figure 13.
  2. マイクロダイアログをクリックし、断面のみを表示します。


    Figure 14.
  3. View Cube上のLeftフェイスをクリックし、断面の向きを調整します。


    Figure 15.
  4. ResultsリボンでContourツールをクリックします。


    Figure 16.
  5. パネル領域の、Result typeでVelocity(v)と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。


    Figure 17.

Y面上に速度ベクトルを表示するサーフェスの調整

  1. ResultsリボンでVectorツールをクリックします。


    Figure 18.
  2. パネル領域の、Result typeでVelocity(v)が選択されていることを確認します。
  3. Componentsエンティティセレクターの横の矢印をクリックし、Sectionsを選択します。


    Figure 19.
  4. ResultantのX+Y+Zを有効にします。


    Figure 20.
  5. Size scalingを0.05に設定します。


    Figure 21.
  6. Applyをクリックします。


    Figure 22.

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、AcuSolveHyperMeshHyperWorksなどのHyperWorks製品を使用して結果をポスト処理しましたHV。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、HyperWorksを使用して結果をポスト処理し、コンタープロットとベクトルプロットを作成しました。