船舶上部構造周囲流れの船舶上部構造周囲流れのベンチマークチ ク

林健一林健

（OpenFOAM勉強会 for beginner@関東）

実施内容実施内容

船舶 部構造物 住• 船舶上部構造物（居住区）

• ポリヘドラメッシュポリヘドラメッシュ

• 不連続面の結合

• 三分力

• 風洞実験&STAR‐CCM+と比較風洞実験&STAR‐CCM+と比較

22011/6/26 オープンCAEワークショップ2011 オープンCAE勉強会紹介

従来の解析モデル従来の解析モデル

仮想壁

地面板

32011/6/26 オープンCAEワークショップ2011 オープンCAE勉強会紹介

STAR CCM+の解析モデルSTAR‐CCM+の解析モデル

不連続 インタ フェ ス不連続 インターフェース

領域①領域②

仮想壁

領域①領域②

地面板

42011/6/26 オープンCAEワークショップ2011 オープンCAE勉強会紹介

OpenFOAM利活用上の課題OpenFOAM利活用上の課題

作成 た• STAR‐CCM+, GAMBITで作成したメッシュ

不連続面の存在不連続面の存在

– STAR‐CCM+, FLUENTでは“interface” という不連続メッシュ間の物理量補間機能があるメッシュ間の物理量補間機能がある

• OpenFOAM‐1.7.x

不連続面を接合して一つの領域にする

• OpenFOAM‐1.6‐extp

GGI（General Grid Interface）使う

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不連続面の取り扱い（1）不連続面の取り扱い（1）

連続 境 を接合する• 不連続面の境界を接合するには、

– stitchMeshコマンドを使うン を使う

– STAR‐CCM+で複数のボリュームメッシュを一つの領域にまとめ 接合する面を fuseする領域にまとめ、接合する面を fuse する

接合と境界条件を考慮してメ シ を作成する必接合と境界条件を考慮してメッシュを作成する必要がある

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stitchMeahによる接合stitchMeahによる接合

72011/6/26 オープンCAEワークショップ2011 オープンCAE勉強会紹介

STAR CCM+の解析モデルSTAR‐CCM+の解析モデル

領域②領域①

レイヤーメッシュレイヤ メッシュ

地面板地面板

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OF用に解析モデルの改良（1）OF用に解析モデルの改良（1）

領域②領域①

レイヤーメッシュの追加 レイヤーメッシュの追加

地面板

92011/6/26 オープンCAEワークショップ2011 オープンCAE勉強会紹介

境界の接合（前）境界の接合（前）

領域① 領域②

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境界の接合（後）境界の接合（後）

領域① 領域②

112011/6/26 オープンCAEワークショップ2011 オープンCAE勉強会紹介

解析結果解析結果

122011/6/26 オープンCAEワークショップ2011 オープンCAE勉強会紹介

OF用に解析モデルの改良（2）OF用に解析モデルの改良（2）

領域②領域①

仮想壁 Slip 地面板 No Slip仮想壁 Slip 地面板 No Slip

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OpenFOAM 1 7 xの解析モデルOpenFOAM‐1.7.xの解析モデル

領域②

領域①

領域②

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不連続面の取り扱い（2）不連続面の取り扱い（2）

（ ）を• OpenFOAM‐1.6‐extのGGI（General Grid Interface）を使う

– 不連続面の境界条件を“ggi”と指定

– 対応する不連続メッシュの間で物理量を補間対応する不連続メッシ の間で物理量を補間

STAR‐CCM+のインターフェースと同じ機能

152011/6/26 オープンCAEワークショップ2011 オープンCAE勉強会紹介

OpenFOAM 1 6 extの解析結果OpenFOAM‐1.6‐extの解析結果

162011/6/26 オープンCAEワークショップ2011 オープンCAE勉強会紹介

解析方法解析方法

乱流 デ• 乱流モデル：Realizable k‐ε

• 対流項：対流項：

– limitedLinear 1.0

※S CC 勾配ベ スの2次精度風上※STAR‐CCM+ 勾配ベースの2次精度風上

• ステップ数 1000回

• 初期値：potentialFoam simpleFoam

風向角 0 180°• 風向角：0～180°

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解析結果解析結果

1 0

0 6

0.8 

1.0 風洞試験 #2 風洞試験 #1STAR‐CCM+ OpenFOAM‐1.7.xOpenFOAM‐1.6‐ext

CFX

0 2

0.4 

0.6 

0 2

0.0 

0.2 

βCFY

0 6

‐0.4 

‐0.2 

CFY

‐0.8 

‐0.6 

0 30 60 90 120 150 180β（deg ）CFX

18

β（deg.）CFX

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まとめまとめ

• OpenFOAM‐1.7.x– 不連続面を接合して解析できる不連続面を接合し 解析 きる

– 接合面と境界条件を考慮してメッシュを作成する必要がある必要がある

• OpenFOAM‐1.6‐ext– 不連続面を接合せずにそのまま解析できる

どちらも風洞実験およびSTAR‐CCM+と一致どちらも風洞実験およびSTAR CCM+と 致

192011/6/26 オープンCAEワークショップ2011 オープンCAE勉強会紹介