Porous Jump

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1. 개요


본 예제는 계산영역 내부에 있는 다공성 판이나 fan을 두께가 없는 경계면으로 모사할 수 있는 Porous Jump 경계조건 예제이다. 육면체 덕트 내부에 사각형의 면을 만들고 Porous Jump 경계조건을 사용하여 압력과 속도가 변하는 문제이다.

격자는 주어진 OpenFOAM 격자를 사용한다.

계산 조건은 다음과 같다.

  • solver : buoyantsimpleNFoam (넥스트폼이 개발한 비압축성 유동 해석 솔버)
  • 난류 모델 : $Standard$ $k-\epsilon$ model
  • 밀도 : 1.225 $kg/m^3$
  • 점성 계수 : 1.79e-5 $kg/ms$
  • Porous 경계 조건
    • Darcy Coefficient : -100
    • Inertial Coefficient : -5
    • porous media in the flow direction : 0.05 m

Porous Jump를 계산하는 porousBafflePressure 경계조건은 아래 식을 사용한다.


2. 프로그램의 구동

프로그램 실행 후 launcher에서 ‘New’를 선택한다. Launcher에서 ‘Solver Type’은 Pressure-based를, ‘Multiphase Model’은 None을 선택한다.


3. 격자

격자는 주어진 OpenFOAM의 polyMesh 폴더를 활용한다. 상단 탭에서 File - Load Mesh - OpenFOAM 순서대로 클릭하고 polyMesh 폴더를 선택한다.

4. General

본 예제에서는 Default로 설정한다.

5. Models

난류 모델은 $Standard$ $k-\epsilon$ 모델을 사용하고 나머지는 Default를 사용한다.

6. Materials

본 예제에서는 공기를 작동 유체로 사용한다. 물성치는 Default값을 사용한다.

7. Cell Zone Conditions

Cell Zone Conditions은 Default 조건을 사용한다.

8. Boundary Conditions

아래와 같이 경계면 타입과 경계값을 설정한다.

  • duct : Wall
    • Velocity Condition : No Slip
  • inlet : Velocity Inlet
    • Velocity Specification Method : Magnitude, Normal to Boundary
    • Profile Type : Constant
    • Velocity Magnitude : 10 (m/s)
    • Turbulent Intensity : 1 (%)
    • Turbulent Viscosity Ratio : 10 (m)


  • outlet : Pressure Outlet
    • Total Pressure : 0 (Pa)


  • plane_master : Porous Jump
    • Coupled Boundary : plane_slave
    • Darcy Coefficient : -100
    • Inertial Coefficient : -5
    • Porous Media Thickness : 0.05


9. Numerical Conditions

Numerical Conditions은 다음과 같이 설정한다.

  • Pressure-Velocity Coupling Scheme : SIMPLE

  • Discretization Schemes
    • Momentum : Second Order Upwind
    • Turbulence : First Order Upwind
  • Convergence Criteria
    • Pressure : 1e-6
    • Momentum : 0.001
    • Turbulence : 0.001



10. Initialization

  • X-Velocity : 10 (m/s)
  • Pressure : 0 (Pa)
  • Turbulence
    • Scale of Velocity : 10 (m/s)
    • Turbulent Intensity : 1 (%)
    • Turbulent Viscosity Ratio : 10


11. Run

Run Conditions에서 다음과 같이 설정 후 계산을 진행한다.

  • Number of Iterations : 1000
  • Save Interval : 1000
  • Data Write Format : Binary
  • Number of Cores : 1



계산이 완료된 모습

12. 후처리

덕트 내부 압력 분포를 확인한다. External tools의 paraview 버튼을 클릭하여 paraview를 실행한다.

Case Type을 Reconstructed Case로 변경한다.


상단 툴바의 Slice 아이콘을 선택하고 Z Normal 버튼을 클릭한다.



이후, 상단의 Solid Color를 p_rgh로 변경하여 덕트 내부 압력 분포를 확인한다.