HYPER Nagare 2D-F3によるSimulation
 このソフトは、2次元空間の解析を行うものであるが、Z方向に長い物体に対して横方向から風が吹いてきたと想定する。その中央部分が横断面の流れについて検討してみる。




 空間のx方向とy方向の比を2:1とする。また、シミュレーションにおけるグリッドサイズをx方向129、y方向65とする。
 物体の周囲の空間を風の流れに対して平行に長方形に切り取って考え、その横の長さが3m、風速が10m/sであったとする。流体は空気であり、動粘性係数は15×10^-6程度。

◎マスキングの形状を決める
a0014712_340271.jpg

 今回は閉じた形状でのシミュレーションをしてみる。

◎F3を起動

◎計算条件を設定
 まず、代表量を以下の様に決める。
  代表長さ=3m
  代表速度=10m/s
  動粘性率=1.5×10^-6程度
 次にレイノルズ数を求める。
  Re=3×10÷(1.5×10^-6)=2×10^6

 したがって、「Viscocity」には「15e-6」と入力する。「Ratio X,Y」は、想定した空間の縦横比にあわせて、「2」「1」と設定する。このような極めて高いレイノルズのシミュレーションの場合はグリッドを細かくすればするほど現象に対する解像度は上がっていくが、ここでは計算処理を簡単にするために、粗いグリッドで計算することにする。グリッドのサイズを128×64とすると、
  128×64=8192
となる。つまり、グリッドの総点数は、8[kP]程度ということになる。そこで、「Num.Total Point[kP]」に切り上げた数字で「9」と入力する。
a0014712_3504160.jpg


◎境界条件の設定
 左右が開いている長方形の箱を考える。今、代表速度を10m/sとしているので、「10m/s」という実際の流入速度は、
  (実際の流速)÷(代表速度)=(シミュレーションで設定する速度)
 10÷10=1
となる。

◎BMPファイルの設定
 メニューバーの「Simulation」のプルダウンメニューから「Masking」を開く。
 1.「from BMP」を選ぶ。
 2.先ほどセーブしたファイルを入力する。「File Name」をクリックすると、
a0014712_3572144.jpg

ファイルを開くためのダイアログボックスが開く。
a0014712_3584391.jpg

 3.OKして、「Masking」のダイアログボックスを閉じる。

※ここで、なぜかエラーがでて強制終了してしまった。もしかして、と思い、デフォルトのC:\NAGAREの中に移動して選択するといけた。

◎グリッドファイル、フィールドファイルの設定
 適当な名前を設定する。デフォルトのままでもよい。

◎モニターコンディション
 
a0014712_494977.jpg

 コマンドリファレンスを参照。
 流速が大きいので、「Vector Scale」は小さくした方が速度ベクトルの図が見やすくなる。「1e-4」と設定する。

◎タイムステップコントローラー
a0014712_4135131.jpg

 「Time Step Controller」で時間ステップや時間刻み等を設定する。グラフィック画面に表示される「Time」は、次の式で実時間に換算する。
  (シミュレーションで表示される時間)×(代表長さ)÷(代表速度)=(実時間)

 「Delta Time」は、流速の設定が「1」以上であり、比較的大きいので、「Auto DELTA set」での値より小さい値を使うことにする。「Selta Time」はここでは「8e-4」と設定する。
 「Additional Step」を「1000」とすると、無次元時間で「0.8」まで計算することになる。

◎計算を実行
 「Execution」を開き、「Yes」を選ぶと計算を開始する。
a0014712_4213684.jpg

 あれ?と思ったら、マスキングの白黒が逆であった。
 マスキングを作り直して再度実行。結果を示す。
a0014712_4255769.jpg

PRESSURE・・・圧力分布        STREAM LINE・・・流線
 流れの各座標点での圧力分布      流れ関数の等高線、流跡の接線方向ベクトルを
                          つないだ曲線、流れ場の中に考えた曲線状の
                          各点における接線がその点における速度ベクトル
                          の方向と一致するような曲線
VORTICITY・・・渦度           VELOCITY・・・速度ベクトル、渦度
 渦度の等高線を表示            速度ベクトルは矢印で表示される。ベクトルの色は
                          渦度を示している。
シェーディングすると、こんな感じ。
a0014712_4361513.jpg

◎考察
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by viewtleaf | 2004-11-19 03:29
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毎日起こった出来事を記入し、「振り返り」に活用したいと思います。写真は我が子の作品。
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