境界条件

「粒子」(Particle) モジュールの境界条件パラメータは、Flow Analysis ツリー内の境界に適用されます。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流れモジュールが非表示になり、「境界」(Boundary) が作成されます。

境界での粒子または流線の処理は、以下のオプションを使用して指定します。

オープン境界条件を使用すると、流線はドメインを出入りできます。通常、「オープン」(Open) 境界は「流れ」(Flow) モジュールの「入口」(Inlet) または「出口」(Outlet) に対応しますが、ほかのタイプの「流れ」(Flow) 境界にも適用できます。

オープン境界で粒子をリリースするには、「粒子をリリース」(Release Particle) を「はい」(Yes) に設定します。境界での粒子または流線のダイナミックの処理には、「リリース頻度」(Release Frequency)、「ランダムリリース」(Random Release)、「粒子の半径」(Radius of Particles)、「リリース位置」(Release Position)、「初期速度」(Initial Velocity) を指定できます。

これは、ウォール境界での粒子または流線の反力を指定します。このオプションは、「質量あり」(Has Mass) に設定されている粒子に使用できます。質量のない粒子の場合、粒子はウォールに沿った流線に従います。

粒子ウォールモデルには以下のモデルがあります。

1. 完全反射 - 粒子または流線は、同じ入射角度とエネルギーを持つウォールから反射します。粒子の運動量と運動エネルギーは完全に節約され、入射の角度は反射の角度と等しくなります。

3. 部分反射 - 粒子または流線は、ユーザーの入力に基づいて、法線方向のエネルギー損失、接線方向のエネルギー損失、または法線方法と接線方向の両方のエネルギー損失を伴ってウォールから反射します。

◦ 法線方向のエネルギー損失 - 部分反射でウォール境界に衝突する粒子または流線の運動エネルギーの法線方向の成分の損失。

◦ 接線方向のエネルギー損失 - 部分反射でウォール境界に衝突する粒子または流線の運動エネルギーの接線方向の成分の損失。

粒子の法線速度の値が最大法線速度と最小法線速度の間である場合、粒子はウォールに付着します。

注記「法線エネルギー損失」(Normal Energy Loss) と「接線方向のエネルギー損失」(Tangential Energy Loss) は、損失の割合で指定します。たとえば、1.0 は法線方向のエネルギー損失の合計を意味します。「法線エネルギー損失」(Normal Energy Loss) と「接線方向のエネルギー損失」(Tangential Energy Loss) の値が 1.0 より大きい場合、その値は 1 にリセットされます。「ウォール」(Wall) 境界には「法線エネルギー損失」(Normal Energy Loss) の値が必要です。

境界が対称の場合、粒子または流線は境界で反射します。これは流れモジュールの対称境界に対応します。

「粒子をリリース」(Release Particle) を「はい」(Yes) に設定すると、粒子は対称境界でリリースされます。境界での粒子または流線のダイナミックの処理には、「リリース頻度」(Release Frequency)、「ランダムリリース」(Random Release)、「粒子の半径」(Radius of Particles)、「リリース位置」(Release Position)、「初期速度」(Initial Velocity) を指定できます。

「粒子をリリース」(Release Particle) を「はい」(Yes) に設定すると、粒子はオープン、ウォール、または対称境界でリリースされます。

「粒子をリリース」(Release Particle) を「はい」(Yes) に設定すると、境界での粒子または流線のリリースがアクティブ化されます。以下のオプションがアクティブ化されます。

粒子は境界から流れまで 1 回以上リリースされます。これは、粒子パッチのリリース時間

と 2 つのリリース間の時間間隔

を定義します。Creo Flow Analysis では、以下のオプションを使用して粒子のリリース頻度を指定します。

• 「1 回」(Once) - シミュレーションが初期値またはソリューションから開始されるときに 1 つリリースします。粒子は「Continuation Run」では再リリースされません。

• 「時間ステップインターバル」(Time Step Interval) - 非定常シミュレーションの間隔で。リリース頻度を

とすると、粒子のリリース時間間隔は

、つまり

を流れの時間ステップに掛けたものになります。たとえば、頻度を 3 に設定すると、粒子のリリースは 1 番目、4 番目、7 番目、10 番目の時間ステップの開始時になります。

• 「時間インターバル」(Time Interval) - 一定の時間間隔で (秒単位)。この一定の時間間隔は、「時間ステップ」(Time Step) の入力値によって制御されます。

は直接指定します。

質量のない粒子の場合は、以下のオプションを使用して、境界でリリースされた粒子の方向をトレースします。

• 「戻る」(Backward) - 各時間ステップでの現在の速度のフィールドに基づいて、時間的に前に戻ります。

流れ境界の場合、計算メッシュは、それを境界セルに対応する有限数のフェースに分割します。粒子が境界から流れドメインにリリースされるときに、境界セルが、粒子のリリースのために、セル面の面積に比例する確率で、ランダムに選択されることがあります。「粒子量」(Amount of Particles)は、以下のいずれかのオプションを使用して決定されます。

• <seg>「数」(Number) - 境界でリリースされる粒子の合計数は、「粒子数」(Number of Particles) で直接指定します。

• 「質量流束」(Mass Flux) - 離散粒子相の質量流束を指定し、質量流束、半径、および密度から粒子の数を計算します。

注記「質量流束」(Mass Flux) の「粒子量」(Amount of Particles) オプションは、「粒子タイプ」(Particle Type) を「質量あり」(Has Mass) に設定するとアクティブになり、表示されます。

これはリリース時に指定され、変更されません。リリースが複数ある場合、粒子の半径が異なる可能性があり、これは「定義式エディタ」(Expression Editor) を使用して時間の関数として指定します。Creo Flow Analysis では、粒子は球であり、そのボリュームは流体を変位させません。「質量あり」(Has Mass) に設定されている粒子の場合、式 2.368および式 2.371に示されているように、その半径または直径を使用して、粒子質量 (ボリューム) と流体-粒子抵抗力 (相対的 Reynolds 数) が計算されます。

「質量なし」(Massless) に設定されている粒子の場合、粒子のサイズは「粒子の半径」 (Radius of Particles) の影響を受けます。「粒子の半径」(Radius of Particles) は 0 より大きい値でなければなりません。

粒子ごとに、リリース位置

でリリース時

に初期速度

が指定されます。デフォルトでは、「質量なし」(Massless) に設定されている粒子の速度は、ローカル流速

と同じです。

「質量あり」(Has Mass) に設定されている粒子の場合、次の仕様を設定できます。

• 「流体と同じ」(Same as Fluid) - 初期速度は、「質量あり」(Has Mass) に設定されている粒子のローカル流速

と同じです。

は、粒子のリリース時の場所における流速で、その場所は設定に応じて境界フェース、境界セルの中心、または境界フェースと境界セルの中心の両方であることに注意してください。

これは、粒子のリリース時

の開始位置またはリリース位置

です。境界でのリリース位置は、以下のいずれかを選択することによって決定されます。

• 「面中心とセル中心」(Face and Cell Centers) - 粒子は境界セルと境界フェースからリリースされます。セル面とセル中心からは同じ数の粒子がリリースされます。これらは、境界フェースまたは境界セルの数、あるいは「ランダムリリース」(Random Release) に対して指定した粒子の合計数によって決定されます。<seg>リリースされる粒子の合計数は、「粒子数」(Number of Particles) で指定した数、あるいは境界フェースまたは境界セルの数の 2 倍になります。

「ランダムリリース」(Random Release) を「いいえ」(No) に設定すると、Creo Flow Analysis は、境界のすべてのフェースの中心またはフェースとセルの両方の中心で粒子がリリースされるものと推定します。

「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、このモジュールの「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「流れ」(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。