OpenFOAMは、エンジニアや研究者がエアフォイルの空力を分析できるように、広く使用されているオープンソースの計算流体力学(CFD)ツールです。 この記事では、シミュレーションの設定から、リフトとドラッグフォースの結果を分析するプロセスの概要を紹介します。

シミュレーションの設定

最初のステップは、エアフォイルの幾何学を準備し、計算メッシュを作成することを含みます。 OpenFOAMは、メッシュ生成のためにblockMeshまたはsnappyHexMeshを使用します。 適切なメッシュ品質は、特にフロー勾配が高である気泡の表面の周りに、正確な結果のために不可欠です。

次に、エアフォーム表面に入口速度、出口圧力、壁条件など境界条件を定義します。k-omega SSTなどの適切なターブレンスモデルを選択すると、流量の動作を正確にキャプチャすることが重要です。

シミュレーションの実行

セットアップが完了すると、SimpleFoam のような OpenFOAM ソルバーを使用してシミュレーションを実行できます。監視残留物は、ソリューションのコンバージを保証します。解析に進む前に、フローが安定した状態に達することを検証することが重要です。

リフトとドラッグフォースの分析

後処理には、シミュレーション結果から強制的なデータを抽出することが含まれます。OpenFOAMのサンプルまたは強制Coeffsユーティリティは、空気泡の表面の圧力とせん断のストレス分布に基づいて、リフトと係数を計算することができます。

これらの係数は、動圧と参照領域によって正規化され、異なる流量条件と気泡の幾何学の比較を可能にします。ParaViewでフローパターンを視覚化することで、空力に影響を与えるフローの分離と渦形成を識別できます。

主な検討

  • 結果が安定するまでメッシュを磨き、メッシュの独立性を確保します。
  • フローの政令に適したターブレンスモデルを選択します。
  • シミュレーション結果を実験データで有効化します。
  • 実際のシナリオを再現するために、適切な境界条件を使用します。