境界条件

乱流モジュールの境界条件パラメータは Flow Analysis ツリーの「境界」(Boundaries) に適用されます。オプションはインタフェースにも適用され、インタフェースの片側でフローモジュールが非表示になり、「境界」(Boundary) が作成されます。

Flow Analysis ツリーの「General Boundaries」で境界を選択すると、「プロパティ」(Properties) パネルに境界条件が表示されます。

乱流の「ウォール」(Wall) 境界条件はソリッド境界に対応しています。プロパティパネルで乱流モジュールの下の選択した境界またはインタフェースに対して「Turbulence」の「ウォール」(Wall) 境界条件を選択できます。フローモジュールでウォールを選択した場合、「ウォール」(Wall) 境界条件が「Turbulence」モジュールのデフォルトの条件になります。ウォール粗さの効果は「Wall Roughness Model」を使用してモデリングされます。「ウォール」(Wall) 境界条件で使用可能な出力には、「Area」、「Normal」、「Y Plus」があります。

Flow Analysis ツリーで「Turbulence」モジュールの下の選択した「ウォール」(Wall) に対してウォール近傍乱流処理の各種「Wall Function」を選択できます。使用可能なウォール関数を以下に示します。

1 つ目の内側節点は、低レイノルズ数アプローチまたは高レイノルズ数アプローチのどちらが使用されているかに応じた、ウォールからの一定距離に配置されます。低レイノルズ数アプローチ (LRN) を使用している場合、1 つ目の内側節点は粘性サブレイヤー内に配置され、外側セル面はバッファレイヤー内に配置されます。このアプローチではウォール付近に非常に細かいメッシュが必要です。高レイノルズ数アプローチ (HRN) を使用している場合、1 つ目の内側節点は慣性サブレイヤー内に配置されます。このアプローチではウォール付近に粗いメッシュが必要です。

「Specified Pressure Outlet」境界条件を使用して、流れがドメインから流出する開口部における乱流運動エネルギーと乱流エネルギー散逸率を設定します。プロパティパネルで乱流モジュールの下の選択した境界に対して「Outlet」条件および関連パラメータを指定できます。「Outlet」から流出する流体の乱流運動エネルギーと乱流エネルギー散逸率は、内部の (風上の) 乱流運動エネルギーと乱流エネルギー散逸率に基づきます。そのドメインに再流入する流体の乱流運動エネルギーと乱流エネルギー散逸率は、この境界に指定した乱流運動エネルギーと乱流エネルギー散逸率に基づきます。「Outlet」における指定した乱流運動エネルギーと乱流エネルギー散逸率は、拡散によって内部の乱流運動エネルギーと乱流エネルギー散逸率に影響を与えることがあります。通常、流出が非常に小さいか熱伝導率が非常に高い (Péclet 数が低い) 場合を除いて、この効果は有意ではありません。「Outlet」境界条件で使用可能な出力には、「Area」と「Normal」があります。

境界における乱流運動エネルギーと乱流エネルギー散逸率が既知であるかデフォルト値で問題ない場合、乱流境界条件として「Specified Values」を使用できます。プロパティパネルで乱流モジュールの下の選択した「境界」(Boundary) に対して「Specified Values」境界オプションを指定できます。

「フロー」(Flow) モジュールで「Specified Velocity」、「Specified Volumetric Flux」、「Specified Total Pressure」、または「Specified Pressure Inlet」を選択した場合、「Specified Values」が乱流モジュールのデフォルトの境界条件になります。ドメインから流出する流体の乱流運動エネルギーと乱流エネルギー散逸率は、内部の (風上の) 乱流運動エネルギーと乱流エネルギー散逸率に基づきます。そのドメインに流入する流体の乱流運動エネルギーと乱流エネルギー散逸率は、この境界に指定した乱流運動エネルギーと乱流エネルギー散逸率に基づきます。出口における指定した乱流運動エネルギーと乱流エネルギー散逸率は、拡散によって内部の乱流運動エネルギーと乱流エネルギー散逸率に影響を与えることがあります。流出が非常に少ないか熱伝導率が非常に高い (Péclet 数が小さい) 場合を除き、通常、この効果は微々たるものです。

• 乱流運動エネルギー - デフォルトは、そのドメインに流入する流体の「運動エネルギー」(Kinetic Energy) の 0.01 パーセントです。

• 乱流エネルギー散逸率 - デフォルトは、そのドメインに流入する流体の「運動エネルギー」(Kinetic Energy) の 1 パーセントです。

プロパティパネルで乱流モジュールの下に乱流モジュールの境界条件として「対称」(Symmetry) が入力されます。乱流モジュールの対称とは、その境界において乱流運動エネルギーの流束または勾配が存在しないことを意味します。「フロー」(Flow) モジュールで「対称」(Symmetry) 境界条件を選択した場合、「対称」(Symmetry) が乱流モジュールのデフォルトの境界条件になります。乱流モジュールの「対称」(Symmetry) 境界条件は、通常、モデルの物理的対称性に対応しますが、この境界条件の効果が許容可能な場合には必ずしも物理的に対称である必要はありません。

「Turbulence」モジュールからの境界の出力として使用可能な積分量が出力変数で示されます。

インタフェースが固体と流体を分離している場合、乱流モジュールの「インタフェース」(Interface) 属性のオプションおよび「出力」(Output) は「境界」(Boundary) 属性と同じです。インタフェースが 2 つの固体または 2 つの流体を分離している場合、インタフェース処理はデフォルトで、2 つの内部セル間のインタフェースでの標準処理となります。

「インタフェース」(Interface) の片側で流れが「非表示」(Blanked) になっている場合、乱流モジュールの「インタフェース」(Interface) 属性はその境界条件の属性と同じです。インタフェースの両側で「フロー」(Flow) モジュールが「アクティブ」(Active) な場合、そのインタフェースは「デフォルトインタフェース」(Default Interface) としてのみ割り当てることができます。