Propeller

1. 개요

속도분포

본 예제는 OpenFOAM의 pimpleFoam tutorial에 있는 propeller 문제를 BaramFlow로 계산하는 예제이다. Sliding mesh 기법을 사용하여 프로펠러의 회전에 따른 유동을 예측하는 문제이다.

계산 조건은 다음과 같다.

  • solver : buoyantPimpleNFoam (넥스트폼이 개발한 비압축성 유동 해석 솔버)
  • 난류 모델 : $Realizable$ $k-\epsilon$ model
  • 밀도 : 1000 $kg/m^3$
  • 점성 계수 : 0.001 $kg/ms$
  • 프로펠러 회전 수 : 1432 $RPM$
  • 입구 속도 : 5 $m/s$

2. 프로그램의 구동

프로그램 실행 후 launcher에서 ‘New’를 선택한다. Launcher에서 ‘Solver Type’은 Pressure-based를, ‘Multiphase Model’은 None을 선택한다.


3. 격자

격자는 baramMesh Propeller 튜토리얼에서 만든 격자를 사용한다.

메뉴에서 File - Load Mesh - OpenFOAM을 클릭하고 constant 혹은 polyMesh 폴더를 선택한다.

4. General

Time을 Transient로 변경한다. 나머지는 Default로 설정한다.


5. Models

난류 모델은 $Realizable$ $k-\epsilon$ 모델을 사용하고 Near-Wall Treatment는 Enhanced Wall Treatment를 선택한다. 나머지는 Default를 사용한다.


6. Materials

Name을 water로 변경하고 Density는 1000, viscosity는 0.001을 입력한다.

7. Cell Zone Conditions

Cell Zone Conditions에서는 MRF, Sliding Mesh, Source 등을 설정할 수 있다. 본 예제에서는 ‘cellZone’에 Sliding Mesh 조건을 설정한다.

Sliding Mesh를 선택하고 아래 값들을 입력한다.

  • Sliding Mesh
    • Rotating Speed : 1432(RPM)
    • Rotation-Axis Origin : (0 0 0)
    • Rotation-Axis Direction : (-1 0 0)


8. Boundary Conditions

아래와 같이 경계면 타입과 경계값을 설정한다.

  • cellZone_surface, cellZone_surface_slave : Interface - Internal Interface
    • cellZone_surface : Internal Interface로 변경 후, Coupled Boundary는 cellZone_surface_slave 선택


  • propeller, propellerStem : Wall
    • Velocity Condition : Moving Wall
  • far_surface : Wall
    • Velocity Condition : Slip
  • inlet : Velocity Inlet
    • Velocity Specification Method : Magnitudde, Normal to Boundary
    • Profile Type : Constant
    • Velocity Magnitude : 5 (m/s)
    • Turbulent Intensity : 1 (%)
    • Turbulent Viscosity Ratio : 10


  • outlet : Pressure Outlet
    • Total Pressure : 0 (Pa)


9. Numerical Conditions

Max Iterations per Time Step을 20, Number of Correctors를 2로 설정한다. 나머지는 Default 조건을 사용한다.

10. Initialization

X-Velocity는 5, Scale of Velocity는 5, 나머지는 Defalut 값을 사용한다.

하단에 Initialize 버튼을 클릭한다. 그 후, File - Save 버튼을 클릭하여 case 파일을 저장한다.

11. Run

Run Conditions에서 다음과 같이 설정 후 계산을 진행한다.

  • Time Stepping Method : Fixed
  • Time Step Size : 1e-5
  • End Time : 0.1
  • Save Interval : 0.001
  • Data Write Format : Binary
  • 메뉴의 Parallel - Environment를 선택하고 Number of Cores는 8, Parallel Type은 Local Machine을 선택