OpenFOAMの熱流体固体連成のチュートリアル（snappyMultiRegionHeater）

こんにちは（@t_kun_kamakiri）

OpenFOAMの熱流体固体連成のチュートリアルの解説を行います。
熱流体と熱伝導による固体の温度変化を解くソルバーを使います。

前回の記事では流体と固体の領域をtopoSetとsplitMeshRegionsで行いました。

blockMesh：ベースメッシュの作成
topoSet：cellZoneの作成
cp -r 0.orig 0：0.origフォルダをコピー
splitMeshRegions：topoSetで作成したcellZoneを使って領域分割
changeDictionary：境界条件の変更
chtMultiRegionFoam：計算実行

熱流体固体連成のソルバ

今回は使うのは以下のようなソルバーです。

chtMultiRegionFoam
chtMultiRegionSimpleFoam
chtMultiRegionTwoPhaseEulerFoam

chtMultiRegionFoamとchtMultiRegionSimpleFoamの違いはSimpleFoamと付いている方が定常解析用です。

本記事では非定常解析のchtMultiRegionFoamを使います。

チュートリアルをコピーする

チュートリアルをコピーします。

cp -r $FOAM_TUTORIALS/heatTransfer/chtMultiRegionFoam/snappyMultiRegionHeater

1	cp -r $FOAM_TUTORIALS/heatTransfer/chtMultiRegionFoam/snappyMultiRegionHeater

Allrunスクリプトを確認する

チュートリアルにはAllrunスクリプトが用意されているので、スクリプトの内容を確認すると必要な手順というのがわかります。

並列計算無し用のスクリプトとして「Allrun-serial」があるので、こちらを確認します。
並列計算用のスクリプトを見たい人は「Allrun-parallel」や「Allrun」をご確認ください。

Allrun-serial

mkdir -p constant/triSurface

cp -f "$FOAM_TUTORIALS"/resources/geometry/geom.stl.gz constant/triSurface

rm -rf constant/polyMesh/sets

runApplication blockMesh

runApplication surfaceFeatureExtract

runApplication snappyHexMesh -overwrite

# Restore initial fields
restore0Dir

runApplication splitMeshRegions -cellZones -overwrite

# Remove fluid fields from solid regions (important for post-processing)
for region in $(foamListRegions solid)
do
    rm -f 0/"$region"/{nut,alphat,epsilon,k,U,p_rgh}
    rm -f processor*/0/"$region"/{nut,alphat,epsilon,k,U,p_rgh}
done

for region in $(foamListRegions)
do
    runApplication -s "$region" changeDictionary -region "$region"
done

# Run on single processor
runApplication $(getApplication)

mkdir -p constant/triSurface

cp -f "$FOAM_TUTORIALS"/resources/geometry/geom.stl.gz constant/triSurface

rm -rf constant/polyMesh/sets

runApplication blockMesh

runApplication surfaceFeatureExtract

runApplication snappyHexMesh -overwrite

# Restore initial fields

restore0Dir

runApplication splitMeshRegions -cellZones -overwrite

# Remove fluid fields from solid regions (important for post-processing)

for region in $(foamListRegions solid)

rm -f 0/"$region"/{nut,alphat,epsilon,k,U,p_rgh}

rm -f processor*/0/"$region"/{nut,alphat,epsilon,k,U,p_rgh}

done

for region in $(foamListRegions)

runApplication -s "$region" changeDictionary -region "$region"

done

# Run on single processor

runApplication $(getApplication)

では、中身を確認していきましょう。

stlファイルの入手

まずはこちらです。
「constant/triSurface」というフォルダを作成して、「geom.stl.gz」というstlファイルををコピーしています。

mkdir -p constant/triSurface
cp -f "$FOAM_TUTORIALS"/resources/geometry/geom.stl.gz constant/triSurface

1 2	mkdir -p constant/triSurface cp -f "$FOAM_TUTORIALS"/resources/geometry/geom.stl.gz constant/triSurface

コピーしたファイルが圧縮ファイルなので以下のコマンドで解凍します。

gzip -d constant/triSurface/*.gz

1	gzip -d constant/triSurface/*.gz

stlは各面をregionA_to_regionBのような形で書かれています。

geom.stl

solid  topAir_to_heater
  facet normal 0.000000000e+00 -1.000000000e+00 0.000000000e+00
    outer loop
      vertex   -1.333330000e-02 8.000000000e-03 -5.000000000e-02
      vertex   -6.666670000e-03 8.000000000e-03 -5.000000000e-02
      vertex   -6.666670000e-03 8.000000000e-03 -4.000000000e-02
    endloop
  endfacet
（省略）
endsolid
solid leftSolid_to_topAir
（省略）
endsolid
solid  rightSolid_to_topAir
（省略）
endsolid
...
（省略）

solid topAir_to_heater

facet normal 0.000000000e+00 -1.000000000e+00 0.000000000e+00

outer loop

vertex -1.333330000e-02 8.000000000e-03 -5.000000000e-02

vertex -6.666670000e-03 8.000000000e-03 -5.000000000e-02

vertex -6.666670000e-03 8.000000000e-03 -4.000000000e-02

endloop

endfacet

（省略）

endsolid

solid leftSolid_to_topAir

（省略）

endsolid

solid rightSolid_to_topAir

（省略）

endsolid

...

（省略）

ParaViewで見るとこんな感じ。

FreeCADなどで面に名前を付けるのは簡単にできます。

blockMeshでメッシュ作成

blockMeshを実行します。

scale   1;

vertices
(
    (-0.1 -0.04  -0.05)
    ( 0.1 -0.04  -0.05)
    ( 0.1  0.04  -0.05)
    (-0.1  0.04  -0.05)
    (-0.1 -0.04   0.05)
    ( 0.1 -0.04   0.05)
    ( 0.1  0.04   0.05)
    (-0.1  0.04   0.05)
);

blocks
(
    hex (0 1 2 3 4 5 6 7) (30 10 10) simpleGrading (1 1 1)
);

edges
(
);

boundary
(
    maxY
    {
        type wall;
        faces
        (
            (3 7 6 2)
        );
    }
    minX
    {
        type patch;
        faces
        (
            (0 4 7 3)
        );
    }
    maxX
    {
        type patch;
        faces
        (
            (2 6 5 1)
        );
    }
    minY
    {
        type wall;
        faces
        (
            (1 5 4 0)
        );
    }
    minZ
    {
        type wall;
        faces
        (
            (0 3 2 1)
        );
    }
    maxZ
    {
        type wall;
        faces
        (
            (4 5 6 7)
        );
    }
);

mergePatchPairs
(
);