Supersonic Forward Step
개요
본 예제는 밀도기반 솔버를 사용하는 비정상상태 압축성 유동해석 예제이다. 입구 마하수는 3이고 점성은 무시한다. 격자는 OpenFOAM 튜토리얼에 있는 격자를 개수를 늘려서 사용하였다.
프로그램의 구동 및 격자
프로그램 실행 후 [새 작업(New Case)]를 선택한다. 시작 창에서 [솔버 유형(Solver Type)]은 [밀도기반(Density-based)]를 선택한다.
격자는 주어진 polyMesh 폴더를 활용한다. 상단 탭에서 [파일(File)]-[격자 불러오기(Load Mesh)]-[OpenFOAM]을 순서대로 클릭하고 polyMesh 폴더를 선택한다.
기본조건(General)
Time을 Transient로 설정한다.
모델(Models)
난류 모델은 Inviscid를 선택한다.
물질(Materials)
밀도는 완전기체(Perfect Gas)를 선택한다. 정압비열(Specific Heat)은 2.5, 분자량은 11640.3을 입력한다. 음속이 1이 되게하여 입구 속도는 3, 압력과 온도는 1을 주기 위한 조건이다. 이렇게 무차원화할 필요는 없지만 openfoam 튜토리얼과 같은 조건을 사용했다.
경계조건(Boundary Conditions)
경계조건은 다음과 같이 설정한다.
- inlet : Supersonic Inflow
- 속도 : (3 0 0)
- 압력 : 1
- 온도 : 1
- outlet : Supersonic Outflow
- obstacle : Wall, Slip
- top, bottom : Symmetry
- defaultFaces : Empty
수치해석 기법(Numerical Conditions)
[시간당 반복계산 회수(Max. Iteration per Time Step)]은 50을 설정하고, 나머지는 모두 디폴트 조건을 사용한다.
초기화(Initialization)
초기조건은 다음과 같이 설정한다.
- 속도 : (3, 0, 0)
- 압력 : 1
- 온도 : 1
값을 입력하고 하단의 [초기화(Initialize)] 버튼을 클릭한다. 그 후, 메뉴의 [파일(File)]-[저장(Save)] 버튼을 클릭하여 저장한다.
계산
[계산 조건(Run Conditions)]은 다음과 같이 설정하고 [계산시작(Start Calculation)] 버튼을 누르면 계산이 시작된다.
- 시간 전진 방법(Time Stepping Method) : Fixed
- 시간 전진 간격(Time Step Size) : 0.005
- 종료 시간(End Time) : 4
- Courant Number : 1000
- 자동 저장 간격(Save Interval) : 0.1
계산이 시작되면 아래와 같이 잔차(residual) 그래프가 그려진다.
후처리
[결과(Results)]-[스캐폴드(Scaffolds)] 아래쪽의 Add 버튼을 눌러 Boundary를 추가한다.
Boundary 창에서 Select 버튼을 눌러 defaultFaces를 선택한다.
[결과(Results)]-[Graphics] 아래쪽의 Add 버튼을 눌러 그래픽 창을 추가한다.
그래픽 창에서 아래쪽의 [Select] 버튼을 눌러 좀 전에 만든 스캐폴드(Scaffolds)를 추가한다. [Color by]를 압력으로 설정하고 OK 버튼을 누르면 다음과 같은 결과를 확인할 수 있다.
