1.計算対象

本チュートリアルでは、Flowsquare+を用いて、2次元流体シミュレーションを実施します。2次元のシミュレーションは、計算が比較的早く完了する上に、流体数値解析の重要な要素を多く含んでいますので、初心者が流体数値解析を学ぶ材料として適しています。

シミュレーションする系は、こちらで紹介した壁に囲まれた流れ場に存在する矢印形状の物体周りの流れです。本シミュレーション実施に必要な入力ファイルはこちらからダウンロード可能ですので参考にしてください。

2次元シミュレーション系の説明。
2次元シミュレーション系の説明。

また、上記の境界条件入力ファイルと本シミュレーションで用いるパラメータから構築される計算格子点の配置は、以下の図のようになります。

流れ場形状と計算格子点の配置。
流れ場形状と計算格子点の配置。

2.計算パラメータの設定

以下は、本シミュレーションにおいて特に大事なパラメータについての説明です。一般的な計算パラメータの説明は、こちらをご覧ください。

  1. cmode
    0の流体解析モード(密度一定の液体、及び気体用)
  2. lx
    領域のx方向サイズは2m。
  3. ly
    領域のy方向サイズは1m。
  4. nx、ny、nz
    格子点数は、各自必要な空間解像度を考慮して決定します。(nx, ny, nz) = (100, 50, 1)とし、各方向で同じ格子点間隔を用いています。余裕があれば、空間解像度(格子点数)を変更してシミュレーションを実施し、格子点数がどのように計算時間や解に影響を与えるか見てみるとよいでしょう。
  5. rhoW
    流体密度は、常温常圧の空気の値(1.2 kg/m^3)を使用。
  6. uinB
    プリセット・カラーの青色で指定した流入流速は、1m/s。

※領域のz方向サイズ (lz) と、z方向格子点数 (nz) を適切に設定すると、3次元場における上記のシミュレーションが実行可能です。例:lz=1m、nz=50

3.シミュレーションの実行、解析及び考察

上記1.及び2.を参考にクリエータ・モードを活用しながら入力ファイルを作成します。入力ファイルの準備ができたら、いよいよシミュレーション・モードで実行し、シミュレーションを開始します。以下に、本シミュレーションから得られる典型的な可視化結果を示します。

流速分布(色は速度の絶対値)及び速度ベクトル。
流速分布(色は速度の絶対値)及び速度ベクトル。