팬이 있는 실내 공간
개요
본 예제는 미끄럼 격자(sliding mesh)를 이용한 계산 예제이다.
실내에 100 RPM으로 회전하는 팬이 창을 통해 유동이 흐르는 간단한 문제이다.
계산 조건은 다음과 같다.
- 솔버 : buoyantSimpleNFoam
- 난류 모델 : k-epsilon
- 팬 회전 속도 : 100 RPM
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.
격자
격자는 주어진 polyMesh 폴더를 활용한다. 상단 탭에서 [파일(File)]-[격자 불러오기(Load Mesh)]-[OpenFOAM]을 순서대로 클릭하고 polyMesh 폴더를 선택한다.
기본조건(General)
비정상상태 등온 단상유동 계산이다. [시간(Time)]은 [비정상상태(Transient)]로 설정한다.
모델(Models)
난류 모델은 Standard k-epsilon 모델을 사용하고 나머지는 디폴트를 사용한다.
물질(Materials)
본 예제의 작동유체는 공기이다. 디폴트 값을 사용한다.
경계조건(Boundary Conditions)
아래와 같이 경계면 타입과 경계값을 설정한다.
- desk_surface, door_surface, room : 벽면(Wall)
- 속도조건 : 정지(No Slip)
- fan_surface : 벽면(Wall)
- 속도조건 : 움직이는 벽(Moving Wall-Mesh Motion)
- outlet : 출구 압력(Pressure Outlet)
- 압력(Pressure) = 0
- Cylinder_1_surface, Cylinder_1_surface_slave : 내부 인터페이스(Internal Interface)
전체 설정을 완료하면 아래 그림과 같이 된다.
이동 격자(Dynamic Mesh)
Motion Type에서 Moving Cell Zone을 선택한다.
아래쪽의 Add Motion을 클릭한다.
Add Motion Function을 클릭하고 Rotating을 선택한다. Origin, Axis, Speed를 다음과 같이 설정한다.
- Origin : (-3 2 2.6)
- Axis : (0 0 1)
- Speed : 100 (RPM)
CellZones에 cellZone을 선택한다.
수치해석 기법(Numerical Conditions)
본 예제에서는 아래와 같이 설정을 변경한다.
- 압력-속도 연성기법(Pressure-Velocity coupling) : SIMPLE
- 운동량방정식 계산(Use Momentum Predictor) : On
- 이산화 기법(Discretization)
- 시간 : 1차 음해법(First Order Implicit)
- 압력 : Linear
- 운동량 : 2차 상류기법(Second Order Upwind)
- 난류 : 1차 상류기법(First Order Upwind)
- 완화계수(Relaxation factors) : 모두 1로 설정
- 시간당 반복계산 회수(Max iterations per Time Step) : 1
- 압력보정 회수(Number of Correctors) : 4
초기화(Initialization)
초기값은 디폴트 값을 그대로 사용한다.
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 기법(Time Stepping Method) : 적응시간기법(Adaptive)
- Courant Number : 1
- 종료 시간(EndTime) : 1
- 자동 저장 간격(Save Interval) : 0.02
계산이 시작되면 아래와 같이 잔차(residual) 그래프가 그려진다.
