난류 모델
난류는 constant/turbulenceProperties 파일에 다음과 같이 설정한다.
simulationType RAS;
RAS
{
RASModel kOmegaSST;
turbulence on;
printCoeffs on;
viscosityRatioMax 1e5;
}simulationType 설정과 그에 따른 딕셔너리가 필요하다. simulationType 은 laminar, RAS, LES 등이 있다.
turbulence 와 printCoeffs 는 항상 on 이다.
viscosityRatioMax 는 [수치해석기법] – [고급설정]에서 입력한 최대 점도 비율(Maximum Viscosity Ratio) 값이다.
난류 모델의 종류
층류(Laminar)
simulationType laminar;뉴턴 유체의 경우 아무런 추가 설정이 없다. 비뉴턴체의 경우 laminar 딕셔너리에서 모델을 설정한다. 비뉴턴유체 모델은 Cross, Herschel-Bulkley, Bird-Carreau, Non-Newtonian power law를 선택할 수 있다. 각 모델의 계수는 다음과 같이 설정한다.
Cross
laminar
{
model generalizedNewtonian;
viscosityModel CrossPowerLaw;
CrossPowerLawCoeffs
{
nu0 <value>;
nuInf <value>;
m <value>;
n <value>;
tauStar <value>;
}
}Herschel-Bulkley
laminar
{
model generalizedNewtonian;
viscosityModel HerschelBulkley;
HerschelBulkleyCoeffs
{
nu0 <value>;
tau0 <value>;
k <value>;
n <value>;
}
}Bird-Carreau
laminar
{
model generalizedNewtonian;
viscosityModel BirdCarreau;
BirdCarreauCoeffs
{
nu0 <value>;
nuInf <value>;
k <value>;
n <value>;
a <value>;
}
}Non-Newtonian power law
laminar
{
model generalizedNewtonian;
viscosityModel powerLaw;
powerLawCoeffs
{
nuMax <value>;
nuMin <value>;
k <value>;
n <value>;
}
}Spalart-Allmaras
항상 다음과 같다.
simulationType RAS;
RAS
{
RASModel SpalartAllmaras;
turbulence on;
printCoeffs on;
viscosityRatioMax <value>;
}k-epsilon
simulationType RAS;
RAS
{
RASModel kEpsilon; // RNGkEpsilon, realizableKE
turbulence on;
printCoeffs on;
viscosityRatioMax <value>;
kEpsilonCoeffs
{
Prt <value>;
Sct <value>;
}
ReyStar 60;
deltaRey 10;
}RASModel 은 Standard일 때는 kEpsilon, RNG일 때는 RNGkEpsilon, Realizable일 때는 realizableKE 를 사용한다.
Prt 는 난류 프란틀 수(Turbulent Prandtl Number)의 내부 유동변수에 사용(for internal Field)에 입력된 값이다.
Sct 는 난류 슈미트 수(Turbulent Schmidt Number)의 값이다.
ReyStar 와 deltaRey 는 realizable 모델에서 벽함수가 Enhanced Wall Treatment(two layer)일 때만 사용되며 항상 60과 10이다.
SST k-omega
항상 다음과 같다.
simulationType RAS;
RAS
{
RASModel kOmegaSST;
turbulence on;
printCoeffs on;
viscosityRatioMax <value>;
}LES
LES 모델의 _simulationType_은 LES 이다. Subgrid-Scale 모델과 Length-Scale 모델을 설정하고 그에 따른 딕셔너리가 필요하다.
Subgrid-Scale 모델은 LESModel 에서 설정하고 Length-Scale 모델은 delta 에서 설정한다.
simulationType LES;
LES
{
LESModel <Smagorinsky or WALE or dynamicKEqn or kEqn>;
turbulence on;
printCoeffs off;
delta <cubeRootVol or dynamicKEqn or kEqn>;
viscosityRatioMax <value>;
SmagorinskyCoeffs
{
Ck <value>;
Ce <value>;
Sct <value>;
}
cubeRootVolCoeffs
{
deltaCoeff 1;
}
}Subgrid-Scale 모델
Smagorinsky-Lilly(Smagorinsky), WALE(WALE), Kinetic-Energy Transport(dynamicKEqn), One Equation Eddy Viscosity(kEqn) 4가지를 선택할 수 있다. Smagorinsky-Lilly일 때는 위와 같으며, 나머지들의 딕셔너리는 다음과 같다.
WALE
WALECoeffs
{
Ck <value>;
Ce <value>;
Cw <value>;
Sct <value>;
}Kinetic-Energy Transport
dynamicKEqnCoeffs
{
filter simple;
Sct <value>;
}One Equation Eddy Viscosity
kEqnCoeffs
{
Ck <value>;
Ce <value>;
Sct <value>;
}Sct 는 난류 슈미트 수이다. 화학종을 계산할 때만 입력창이 나타난다. 화학종 계산이 없을 때는 항상 0.7을 사용한다.
Length-Scale 모델
Cube-root Volume(cubeRootVol), Van Driest(dynamicKEqn), smooth(smooth) 3가지를 선택할 수 있다. Cube-root Volume일 때는 위와 같으며, 나머지들의 딕셔너리는 다음과 같다.
Van Driest
vanDriestCoeffs
{
delta cubeRootVol;
kappa 0.41;
Aplus 26;
Cdelta 0.158;
calcInterval 1;
cubeRootVolCoeffs
{
deltaCoeff 2.0;
}
}smooth
smoothCoeffs
{
delta cubeRootVol;
maxDeltaRatio 1.1;
cubeRootVolCoeffs
{
deltaCoeff 1;
}
}DES
DES 모델의 _simulationType_은 LES 이다.
RAS 모델, DES 옵션, Length-Scale 모델을 설정하고 그에 따른 딕셔너리가 필요하다.
simulationType LES;
LES
{
LESModel SpalartAllmarasDES; //kOmegaSSTDES;
turbulence on;
delta <cubeRootVol or dynamicKEqn or smooth>;
viscosityRatioMax <value>;
SpalartAllmarasDESCoeffs
{
CDES <value>;
lowReCorrection <yes or no>;
Sct <value>;
}
kOmegaSSTDES
{
CDESkom <value>;
CDESkeps <value>;
Sct <value>;
}
cubeRootVolCoeffs
{
deltaCoeff 1;
}
}RAS 모델은 LESModel 에서 설정하고 Length-Scale 모델은 delta 에서 설정한다.
RAS 모델
Spalart-Allmaras(SpalartAllmarasDES), k-omega SST(kOmegaSSTDES) 2가지를 선택할 수 있다.
Spalart-Allmaras일 때 Low-Re Damping 옵션이 있다. 이 옵션을 사용할 때는 SpalartAllmarasDESCoeffs 딕셔너리의 lowReCorrection 이 _yes_가 되고 아닐 때는 _no_가 된다.
DES 옵션
DES 옵션의 Delayed DES를 켜면 Shielding Function 옵션이 나타나고 DDES와 IDDES를 선택할 수 있다. IDDES를 선택하면 Lengh-Scale 모델은 없어진다.
DDES를 선택하면 LESModel 이 RAS 모델에 따라 SpalartAllmarasDDES, kOmegaSSTDDES 가 된다.
simulationType LES;
LES
{
LESModel SpalartAllmarasDDES; //kOmegaSSTDDES;
turbulence on;
delta <cubeRootVol or dynamicKEqn or smooth>;
viscosityRatioMax <value>;
SpalartAllmarasDDESCoeffs
{
CDES <value>;
lowReCorrection <yes or no>;
Sct <value>;
}
kOmegaSSTDDES
{
CDESkom <value>;
CDESkeps <value>;
Sct <value>;
}
cubeRootVolCoeffs
{
deltaCoeff 1;
}
}IDDES를 선택하면 LESModel 이 RAS 모델에 따라 SpalartAllmarasIDDES, kOmegaSSTIDDES 가 된다.
simulationType LES;
LES
{
LESModel SpalartAllmarasIDDES; //kOmegaSSTIDDES;
turbulence on;
delta IDDESDelta;
viscosityRatioMax 1e5;
SpalartAllmarasIDDESCoeffs
{
CDES <value>;
lowReCorrection <yes or no>;
Sct <value>;
}
kOmegaSSTIDDES
{
CDESkom <value>2;
CDESkeps <value>;
Sct <value>;
}
IDDESDeltaCoeffs
{
hmax maxDeltaxyzCubeRoot;
maxDeltaxyzCubeRootCoeffs
{
}
}
}Length-Scale 모델
Lengh-Scale 모델은 LES에서와 같다.