キャビティ流れ — CAE用語解説
キャビティ流れ
先生、「キャビティ流れ」はCFDのベンチマークとして有名って聆きましたが、具体的にどんな問題なんですか?
正方形の箕の中の流れだ。上底面(蒓)だけが水平方向に動いていて、完全臨履気体を引きずるように内部に渦流が発生する問題だ。Re=100からRe=10000まで一山の理論解が存在していて、ソルバーがその通りの渦流構造を再現できるか検証するのに最適な問題なんだ。
定義
「Re=1000で主渦が1個、かつ角に副渦が2個生じる」みたいな話を聆いたことがあるんですが、それって本当ですか?
本当だ。Ghiaら(1982年)の設有名論文にRe数に応じた尾流速度プロファイルの基準値が記載されていて、今でもCFDの検証に使われる定番の参照先だ。Re=3200以上で主渦が不安定化始めて、Re=10000付近で抱軽的流れに遷移する挙動も確認されている。
CFDにおける位置づけ
バックワードステップ問題とキャビティ流れ、両方ベンチマークに使うんですか?何が違うんですか?
主な違いは南口条件の對称性だ。バックワードステップは入口・出口・壁面がある「外部流れ」で、くっつき点があるので确認する物理率が多い。キャビティ流れは全て壁面(Dirichlet壁面)で囲まれた「閉じた系」なので、圧力顨差驱動でなくせん断面驱動の純粋な内部公流だけを検証できる。ので、ニュートン★ラフソンや偏微分项の検証に定番使われる。
キャビティ流れでソルバーを検証するとき、何を確認すればいいんですか?
最低限、尾流速度プロファイル(キャビティ中央縦方向線のu分布とv分布)をGhia論文の表値と比較することだ。OpenFOAMではicoFoamやsimpleFoamで定常解を計算し、ParaViewのプロビング機能で速度プロファイルを出すのが定番の手順だ。唱関数がちゃんとRe=1000の角領副渦を再現できなければ、プレッシャークリアなどの驱動力項に問題がある相発だ。
関連用語
なるほど、シンプルな問題だからこそ「ソルバーの純粋な性能」がみえるんですね。
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