다공성 압력 점프(Porous Jump)

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개요

본 예제는 계산영역 내부에 있는 다공성 판 또는 팬을 두께가 없는 경계면으로 모사할 수 있는 [다공성 압력 점프(Porous Jump)] 경계조건 예제이다. 육면체 덕트 내부에 사각형의 면을 만들고 다공성 압력 점프 경계조건을 사용하여 압력과 속도가 변하는 문제이다.

계산 조건은 다음과 같다.

  • 솔버 : buoyantsimpleNFoam
  • 난류 모델 :

model 밀도 : 1.225 점성 계수 : 1.79e-5

  • 다공성 압력 점프(Porous Jump) 경계 조건
    • Darcy Coefficient : -100
    • Inertial Coefficient : -5
    • 다공성 매질 두께 : 0.05 m

다공성 압력 점프(Porous Jump)를 계산하는 porousBafflePressure 경계조건은 아래 식을 사용한다.

프로그램의 구동 및 격자

프로그램 실행 후 [새 작업(New Case)]를 선택한다. 시작 창에서 [솔버 유형(Solver Type)]은 [압력기반(Pressure-based)]를, [다상유동 모델(Multiphase Model)]은 [None]을 선택한다.

격자는 주어진 polyMesh 폴더를 활용한다. 상단 탭에서 [파일(File)]-[격자 불러오기(Load Mesh)]-[OpenFOAM]을 순서대로 클릭하고 polyMesh 폴더를 선택한다.

기본조건(General)

모든 설정은 디폴트 조건을 사용한다.

모델(Models)

난류 모델은

모델을 사용한다.

물질(Materials)

본 예제에서는 공기의 디폴트 값을 사용한다.

경계조건(Boundary Conditions)

아래와 같이 경계면 타입과 경계값을 설정한다.

  • duct : 벽면(Wall)
    • 속도 조건(Velocity Condition) : 정지(No Slip)
  • inlet : Velocity Inlet
    • Velocity Specification Method : Magnitude, Normal to Boundary
    • Profile Type : Constant
    • Velocity Magnitude : 10 (m/s)
    • Turbulent Intensity : 1 (%)
    • Turbulent Viscosity Ratio : 10 (m)
  • outlet : Pressure Outlet
    • Total Pressure : 0 (Pa)
  • plane_master : Porous Jump
    • Coupled Boundary : plane_slave
    • Darcy Coefficient : -100
    • Inertial Coefficient : -5
    • Porous Media Thickness : 0.05

수치해석 기법(Numerical Conditions)

Numerical Conditions은 다음과 같이 설정한다.

  • Pressure-Velocity Coupling Scheme : SIMPLE
  • Discretization Schemes
    • Momentum : Second Order Upwind
    • Turbulence : First Order Upwind
  • Convergence Criteria
    • Pressure : 1e-6
    • Momentum : 0.001
    • Turbulence : 0.001

초기화(Initialization)

  • X-Velocity : 10 (m/s)
  • Pressure : 0 (Pa)
  • Turbulence
    • Scale of Velocity : 10 (m/s)
    • Turbulent Intensity : 1 (%)
    • Turbulent Viscosity Ratio : 10

계산

Run Conditions에서 다음과 같이 설정 후 계산을 진행한다.

  • Number of Iterations : 1000
  • Save Interval : 1000
  • Data Write Format : Binary
  • Number of Cores : 1


계산이 완료된 모습

후처리

덕트 내부 압력 분포를 확인한다. External tools의 paraview 버튼을 클릭하여 paraview를 실행한다.

Case Type을 Reconstructed Case로 변경한다.

상단 툴바의 Slice 아이콘을 선택하고 Z Normal 버튼을 클릭한다.

이후, 상단의 Solid Color를 p_rgh로 변경하여 덕트 내부 압력 분포를 확인한다.