Lagrangian粒子追跡（DPM） — トラブルシューティングガイド
この記事は統合版に移行しました
より充実した内容を lagrangian-particle.html でご覧いただけます。
より充実した内容を lagrangian-particle.html でご覧いただけます。
Lagrangian粒子追跡（DPM） — トラブルシューティングガイド
トラブルシューティング
DPMでよくあるトラブルを教えてください。
順番に見ていこう。
1. 粒子が壁面を突き抜ける
症状: 粒子が壁面を貫通して計算領域外に出る。
対策:
- DPMのMax Number of Stepsを増やす（デフォルトが低すぎることがある）
- 粒子の積分タイムステップを小さくする（Step Length Factorを下げる）
- 壁面メッシュの法線方向が正しいか確認
- 薄い壁の場合、壁面厚さが粒子径より大きいか確認
2. 2-way couplingで気相が発散する
粒子のフィードバックを入れると計算が壊れます…
対策:
- DPMのunder-relaxationを下げる（0.1〜0.3）
- parcel数を増やして各セルのソース項を滑らかにする
- まず1-wayで気相を収束させてから2-wayに切り替え
- メッシュを細かくして1セル内のparcel密度を下げる
3. 粒子軌跡が乱流を反映していない
対策:
- Turbulent Dispersion（DRW）が有効になっていることを確認
- Number of Tries（Stochastic tracking）を十分に大きくする（5〜10以上）
- CRW（Continuous Random Walk）を検討
4. 蒸発する液滴が消えない
対策:
- Species Transportモデルが有効で蒸気成分が定義されていることを確認
- 液滴の沸点・潜熱が正しく設定されているか確認
- Minimum Particle Diameterの設定を確認（液滴が極小になっても消えない）
5. ツール固有の注意点
| ツール | 注意点 |
|---|---|
| Fluent | Unsteady Particle Tracking有効時、DPM iteration intervalの設定に注意 |
| STAR-CCM+ | Lagrangian phaseのtime step設定が気相と独立なので整合性確認 |
| OpenFOAM | 粒子の並列計算時、領域分割境界での粒子受け渡しが問題になることがある |
| CFX | Particle transportのOne-Way/Full couplingの切り替えを適切に |
Coffee Break よもやま話
粒子が壁を突き抜ける——インジェクション設定の落とし穴
ラグランジュ粒子追跡で頻繁に遭遇するバグが「粒子が固体壁を通り抜けて消える」現象です。原因の多くは粒子の初期位置が壁面にめり込んでいること、または時間刻みが大きすぎて粒子が1ステップで壁を飛び越えることです。前者の対策は注入位置を壁から粒子径の0.5〜1倍分だけ内側に設定すること、後者はCFL < 0.3の確保です。また壁面での反射係数（restitution coefficient）設定次第で堆積パターンが劇的に変わり、塗装ブースの粒子堆積予測ではこの係数を材料ごとに実験値から決定することが信頼性ある設計の前提です。
トラブル解決の考え方
「解析が合わない」と思ったら
- まず深呼吸——焦って設定をランダムに変えると、問題がさらに複雑になる
- 最小再現ケースを作る——Lagrangian粒子追跡（DPM）の問題を最も単純な形で再現する。「引き算のデバッグ」が最も効率的
- 1つだけ変えて再実行——複数の変更を同時に行うと、何が効いたか分からなくなる。科学実験と同じ「対照実験」の原則
- 物理に立ち返る——計算結果が「重力に逆らって物が浮く」ような非物理的な結果なら、入力データの根本的な間違いを疑う
関連トピック
この記事の評価
ご回答ありがとうございます！
参考に
なった
なった
もっと
詳しく
詳しく
誤りを
報告
報告