[計算例 4] 密度の重たい流体による下降流

立方体の上部中央に周囲より密度の大きな流体が置かれた状態を初期条件として その後の流体および密度変化の挙動をシミュレーションする。

計算格子の生成

計算格子の作成はNays3dv専用の格子生成ツールを用いる。 Figure 56 で[Nays3dv用格子生成ツール]を選択し。[OK]をクリックする。

Figure 56 : 格子生成アルゴリズムの選択

下図の Figure 57 で赤囲いの部分を設定する。

Figure 57 : 格子生成: 計算領域

下図 Figure 58 で赤囲いの部分を設定し、格子生成をクリックすると、 Figure 59 が現れ、「マッピングしますか？」と聞かれるので、 [はい(Y)]を選択すると、格子生成が完了する。

Figure 58 : 格子生成： 初期水面形

Figure 59 : マッピング

計算条件の設定

メニューバーから[計算条件]→[設定]を選ぶと「計算条件」入力用のウィンドウが表示される Figure 60

Figure 60 : 計算条件：モデルパラメータ

「計算条件」ウィンドウ Figure 60 の「モデルパラメータ」は図の赤で囲った部分を設定する。 本計算は密度流なので、「密度流の計算」を[有り]に設定する。 流れの渦動粘性係数は[一定]とする。

Figure 61 : 計算条件：濃度の初期条件と境界条件

「計算条件」の「濃度の初期条件と境界条件」は、立方体の上部中央に密度の重い液体を配置するので、 Figure 61 の赤囲いのように設定する。

Figure 62 : 計算条件：時間およに繰り返し計算パラメーター

「計算条件」の「時間およに繰り返し計算パラメーター」は、 Figure 62 の赤囲いのように設定する。自由水面の計算は[しない]に設定する。

設定が終了したら、[保存して閉じる]を押す。

計算の実行

Figure 63 :計算実行中の画面

[計算]→[実行]を指定すると、Figure 63 のような画面が現れ計算が始まる。

Figure 64 :計算の終了

計算が終了すると, Figure 64 のような表示がされる。

計算結果の表示

計算の終了後、[計算結果]→[新しい可視化ウィンドウ(3D)を開く]を選ぶことによって、可視化ウィンドウ(3D)が現れる。

Figure 65 : 計算結果の表示(1)

「Ctrl」ボタンとマウス右ボタンを押しながらマウスを上下左右に動かすことによって、 3次元的な見え方が、また、マウスぼセンターダイヤを回すことにより、 Figure 66 のような 拡大・縮小が可能となっている。

Figure 66 : 3D格子の回転・移動・拡大・縮小

ベクトル表示の設定

オブジェクトブラウザーで、[ベクトル]を右クリックして、[プロパティ]をクリックすると、 「ベクトル設定」ウィンドウ Figure 67 が現れる。

Figure 67 : ベクトルの設定

Figure 67 のようにベクトルに関する各パラメータを設定し、[OK]ボタンを押す。

等値面表示の設定

オブジェクトブラウザーで、[等値面]を右クリックして、[追加]をクリックすると、 「等値面設定」ウィンドウ Figure 68 が現れる。 これを図のように設定する。

Figure 68 : 等値面の表示

計算結果の表示およびアニメーション

「可視化ウィンドウ(3D)」 Figure 69 でタイムバーをゼロに戻して、[アニメーション]→[開始/停止]で 計算結果をアニメーションで見ることが出来る。

Figure 69 : アニメーション

アニメーションはiRICメインウィンドウ左上にあるプレイボタン等で操作も可能である。Figure 70

Figure 70 : アニメーション