Propeller

* 형상 파일

개요

intro

  • 본 예제는 OpenFOAM의 pimpleFoam tutorial에 있는 propeller의 격자를 BaramMesh로 생성하는 예제이다.

  • Sliding mesh로 계산하기 위해 프로펠러를 둘러싼 실린더가 있고 그 내부를 cell zone으로 설정한다. Cell zone을 둘러싼 면은 sliding mesh를 위해 같은 위치에 2개가 interface면으로 있어야 한다.

  • baramMesh를 실행하고 propeller라는 이름으로 project를 생성한다.

1. 형상정의 (Geometry)

형상은 주어진 propeller.stl, propelerStem.stl, far.stl 3개의 파일을 사용한다. far.stl은 원방경계를 위한 실린더인데 유동의 입출구가 구문되어 있지 않기 때문에 읽을 때 경계면을 분리해 주어야 한다.

하단 탭에서 Import - Select를 선택하고 propeller.stl, propellerStem.stl 파일을 선택한다.


import stl files

하단 탭에서 Import - Select를 선택하고 far.stl,파일을 선택한다. Split Surface 옵션을 활성화한다.


import stl files

Feature Angle이 디폴트인 60인 상태에서 입구, 출구, 원방경계의 3개로 나누어지는 것을 확인할 수 있다. OK 버튼을 누른다.


split surface

Geometry에서 far_surface 면을 마우스 오른쪽 버튼으로 선택하고 Edit/View를 눌러 이름을 far로 바꾸어 준다.

Geometry에서 far_surface1 면을 마우스 오른쪽 버튼으로 선택하고 Edit/View를 눌러 이름을 inlet으로 바꾸어 준다.

Geometry에서 far_surface2 면을 마우스 오른쪽 버튼으로 선택하고 Edit/View를 눌러 이름을 outlet으로 바꾸어 준다.


프로펠러와 원방경계 형상

Sliding mesh를 위한 cell zone을 만들기 위해 Add 버튼을 눌러 실린더를 만든다. Cylinder를 선택하고 다음과 같이 설정한다.

  • Name : cellZone
  • Type : CellZone
  • Cylinder Geometry
    • Axis Point1 : (-0.06 0 0)
    • Axis Point2 : (0.08 0 0)
  • Radius : 0.12

Geometry에서 cellZone_surface 면을 마우스 오른쪽 버튼으로 선택하고 Edit/View를 눌러 Type을 Interface - Non-Conformal로 바꾸어 준다.


Add cell zone geometry

Local refinement를 위한 영역을 만들기 위해 Add 버튼을 눌러 실린더를 만든다. Cylinder를 선택하고 다음과 같이 설정한다.

  • Name : refine
  • Type : None
  • Cylinder Geometry
    • Axis Point1 : (-0.1 0 0)
    • Axis Point2 : (0.6 0 0)
  • Radius : 0.16

Geometry에서 refine_surface 면을 마우스 오른쪽 버튼으로 선택하고 Edit/View를 눌러 Type을 None으로 바꾸어 준다.


Add refine region geometry

Geometry의 최종 결과는 다음 그림과 같다.


최종 형상

Next 버튼을 눌러 다음 단계로 넘어간다.

2. 영역정의(Region)

Region에서는 Fluid의 영역을 지정한다.

상단 (+)버튼을 클릭하면 아래 그림과 같이 변경된다. 디스플레이 창에서 마우스를 움직여 중앙점을 계산영역 내부에 위치시킨다. Add Region에서 Type을 Fluid로 그대로 두고 Add 버튼을 누르면 설정이 완료된다.


Region 설정

Next 버튼을 눌러 다음 단계로 넘어간다.

3. 배경격자(Base Grid)

Number of Cells per Direction에 20, 12, 12를 입력하고 Generate 버튼을 누른다. Display Control에 boundary들이 생성되고 격자 모양을 확인할 수 있다.


base grid 설정

Next 버튼을 눌러 다음 단계로 넘어간다.

4. 격자세분화(Castellation)

propeller에는 레벨 4~6을, stem에는 레벨 4를, cellZone에는 레벨 4를, refine 영역에는 레벨 3을 사용한다.

surface/Feature Refinement

(+)를 눌러 항목을 추가한다. propeller, stem, cellZone_surface, refine_surface에 대해 다음과 같이 설정한다.

intro

Volume Refinement

(+)를 눌러 항목을 추가한다. cellZone과 refine의 레벨을 4와 3으로 설정한다.

intro

나머지 설정은 디폴트를 사용하고 Refine 버튼을 누른다. 완료되면 아래 그림과 같이 Display Control을 통해 격자를 확인할 수 있다.

intro

작업이 완료되면 Next 버튼을 눌러 다음 단계로 넘어간다.

5. 형상구현(Snap)

Feature Snapping의 Feature Snap Type을 implicit으로 설정한다. 나머지 설정은 디폴트를 사용하고 Snap 버튼을 누른다.

intro

6. 경계층격자(Boundary Layer)

propeller와 stem에 경계층 격자를 만든다. Configuration은 다음과 같이 설정한다.

  • Number of Layers : 3
  • Thickness Model Specification : First and Expansion
  • Size Specification : Relative
  • First Layer Thickness : 0.1
  • Expansion Ratio : 1.2
  • Min. Total Thickness : 0.2
  • Boundary : propeller, propellerStem

Advanced Configuration의 Static Analysis of Starting Mesh의 Feature Angle Threshold를 60으로 설정한다. 나머지는 디폴트 값을 사용한다.

intro

Apply - Next 버튼을 눌러 다음 단계로 넘어간다.

7. 내보내기(Export)

마지막으로 propeller_flow라는 이름으로 Export 하면 baramFlow v23에서 열 수 있는 Project 폴더가 생성된다.