Species transport

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화학종분포

본 예제는 비정상상태 화학종 혼압 해석 예제이다. 두 개의 입구가 있는 2차원 덕트의 위쪽 입구에는 공기, 아래쪽 입구에는 수증기가 유입된다.

계산 조건은 다음과 같다.

  • solver : buoyantSimpleNFoam
  • 난류 모델 : $Standard$ $k-\epsilon$ model
  • 입구 유동 속도 : 0.5 $m/s$

2. 프로그램의 구동

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

3. 격자

격자는 주어진 polyMesh 폴더를 활용한다. 상단 탭에서 File - Load Mesh - OpenFOAM을 순서대로 클릭하고 polyMesh 폴더를 선택한다.


4. General

Time은 Transient로 설정한다.

Gravity는 (0 -9.81 0)으로 설정한다.

5. Models

Energy를 더블 클릭하고 Include를 선택한다.

Species를 더블 클릭하고 Include를 선택한다.

6. Materials

Materials 패널 오른쪽 상단의 (+)를 클릭하여 mixture를 추가한다. 아래 그림의 왼쪽과 같이 air와 waterVapor를 선택하고 ‘Create Mixture’를 클릭하면 오른쪽과 같이 mixture가 만들어진다.


7. Cell Zone Conditions

Cell Zone Conditions의 region0를 더블 클릭해서 Material을 mixture로 바꾼다.


8. Boundary Conditions

아래와 같이 경계면 타입과 경계값을 설정한다.

  • in-up : Velocity Inlet
    • Velocity Specification Method : Magnitudde, Normal to Boundary
    • Velocity Magnitude : 0.5 (m/s)
    • Turbulent Intensity : 0.1 (%)
    • Turbulent Viscosity Ratio : 1
    • mixture - air : 1
    • mixture - waterVapor : 0
    • Temperature : 300


  • in-down : Velocity Inlet
    • Velocity Specification Method : Magnitudde, Normal to Boundary
    • Velocity Magnitude : 0.5 (m/s)
    • Turbulent Intensity : 0.1 (%)
    • Turbulent Viscosity Ratio : 1
    • mixture - air : 0
    • mixture - waterVapor : 1
    • Temperature : 300


  • out : Pressure Outlet
    • Total Pressure : 0 (Pa)
  • down_surface, up : wall
    • noSlip
  • zMin, zMax : empty

9. Numerical Conditions

본 예제에서는 아래와 같이 설정을 변경한다.

  • Pressure-Velocity Coupling Scheme : SIMPLE

  • Discretization Scheme
    • Time : Second Order Implicit
    • Pressure : Linear
    • Momentum : Second Order Upwind
    • Energy : Second Order Upwind
    • Turbulence : Second Order Upwind
    • Species : Second Order Upwind
  • Under-Relaxation Factors
    • Pressure : 0.3
    • Momentum : 0.7
    • Energy : 1
    • Turbulence : 0.7
    • Species : 1

  • Convergence Criteria : 디폴트 값 사용

  • Max Iterations per Time Step : 100

  • Number of Correctors : 2

10. Initialization

다음과 같이 설정한다.

  • Velocity : (0.5 0 0)
  • Pressure : 0
  • Temperature : 300
  • Scale of Velocity : 0.5
  • Turbulent intensity : 0.1
  • Turbulent viscosity ratio : 1
  • mixture - air : 1
  • mixture - waterVapor : 0

하단의 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 : 0.001
  • End Time : 10
  • Save Interval : 0.1


12. 후처리

External tools의 paraivew 버튼을 클릭하여 paraview를 실행한다.

Coloring을 waterVapor로 바꾸면 다음과 같이 결과를 확인할 수 있다.