ACU-T:4200 湿度 - 管接合部

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-T4200_Humidity.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で図式的に示されています。ここでは、例として管接合部の問題を取り上げて、AcuSolveにおける湿度モデリングの機能を確認します。この問題には、流れ、温度、湿度の条件が異なる2つの入口があります。流れが管の下流に進むと、2本の管が合流して1本の管になり、1つの出口を形成します。その結果、合流前とは異なる温度と湿度のプロファイルが発生します。この形状は、図に示すように管のXZ中央平面を中心として対称です。



Figure 1.

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-T4200_Humidity.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PipeJunction_Humidity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Humidity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

解析パラメータの設定

  1. Solverブラウザ01.Globalを展開してPROBLEM_DESCRIPTIONをクリックします。
  2. Optional: エンティティエディターで、TitleをHumidity Modelingに変更します。
  3. Abs. temperature offsetを101325N/m2に設定します。
  4. Temperature equationをAdvective Diffusiveに変更します。
  5. Turbulence modelをSpalart Allmarasに設定します。
  6. Humid Air ModelをOnに切り替えます。
    これは、Multiphase equationをAdvective Diffusiveに自動的に変更します。


    Figure 2.
  7. Solverブラウザ01.Globalの下の02.SOLVER_SETTINGSをクリックします。
  8. Initial time incrementを1secに設定します。
  9. Relaxation factorを0に設定します。


    Figure 3.

物体力パラメータの設定

この手順では、物体力を定義します。
  1. Solverブラウザ03.Body_Forceツリーを拡張表示し、ボリュームグループBODY_FORCE > Gravity_HMを選択します。
  2. Y方向のGravityを-9.81m/sec2に設定し、Z方向のGravityを0に変更します。


    Figure 4.

境界条件と節点初期状態の設定

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. Hot_Inlet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に変更します。
    2. Inflow TypeをAverage velocityに設定します。
    3. Average velocityを1m/sに設定します。
    4. Temperatureを333.15Kに設定します。
    5. Incoming Humidity typeをDew Point Temperatureに設定し、その値を278.15Kに設定します。


    Figure 5.
  3. Cold_Inlet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に変更します。
    2. Inflow TypeをAverage velocityに設定します。
    3. Average velocityを3m/sに設定します。
    4. Temperatureを283.15Kに設定します。
    5. Incoming Humidity typeをRelative Humidityに設定し、その値を20に設定します。


    Figure 6.
  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 7.
  5. plusY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 8.
  6. 同様に、minusYをクリックしてTypeをSLIPに変更します。
  7. Walls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 9.
  8. Fluid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MULTIPHASEに変更します。
    2. MaterialとしてHumidAir_HMを選択します。
    3. 物体力をGravity_HMに設定します。


    Figure 10.
  9. モデルを保存します。

節点初期状態の定義

  1. Solverブラウザ01.Globalツリーを拡張表示し、03.NODAL_INTIAL_CONDITION > NODAL_INTIAL_CONDITIONを選択します。
  2. Velocityタブを選択し、X Velocityを1 m/secに設定します。
  3. Temperatureの初期値を333.15Kに設定します。
  4. Eddy velocityの初期値を0m2/secに変更します。
  5. Relative Humidityの初期値を20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. 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.

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、PipeJunction.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。

コンタープロットの作成

この手順では、温度、相対湿度、質量分率の湿度、速度の大きさのコンタープロットを作成します。
  1. ResultsブラウザでComponentsのリストを拡張表示します。
  2. Isolate shownアイコン をクリックし、つづいてminusYコンポーネントをクリックして、minusYコンポーネントを除くすべてのコンポーネントを非表示にします。


    Figure 13.
  3. Standard Viewsツールバーの をクリックすることで、xz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. 結果タイプとしてTemperature (s)を選択します。
  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 14.
  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。
  10. 次のようなコンターが表示されることを確認します。


    Figure 15.
  11. Result typeをRelative_humidity (v)に変更してApplyをクリックし、-Y平面上の相対湿度のコンターを表示します。


    Figure 16.
  12. Result typeをMass_fraction-1-Humidity_HM.HumidAir(s)に変更し、Applyに変更します。
    0.001306~0.0406の範囲を使用します。


    Figure 17.
  13. Result typeをVelocity (v)に変更し、Applyに変更します。
    0~3.753の範囲を使用します。


    Figure 18.

要約

このチュートリアルでは、HyperWorks製品であるAcuSolveHyperMeshHyperViewを使用して、CFDモデルを設定してCFDシミュレーションを実行し、その結果をポスト処理するための基本的なワークフローを体験しました。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。