ACU-T：4200 湿度 – 合流管

前提条件

このチュートリアルを実行する前に、HyperWorksの入門チュートリアルであるACU-T：1000 HyperWorksユーザーインターフェースをすでに完了し. この解析を実行するには、ライセンス供与済みバージョンのHyperMeshとAcuSolveにアクセスできる必要があります。

このチュートリアルを実行する前に、HyperMesh_tutorial_inputs.zipを<Altair_installation_directory>\hwcfdsolvers\acusolve\win64\model_files\tutorials\AcuSolveから作業ディレクトリにコピーします。 ACU-T4200_Humidity.hm をHyperMesh_tutorial_inputs.zipから取り出します。

HyperMeshデータベース（.hm ファイル）には、メッシュとジオメトリが含まれています。このチュートリアルには、ジオメトリのインポートおよびメッシュ生成に関する手順は含まれていません。

問題の説明

このチュートリアルで扱う問題は、図 1で図式的に示されています。ここでは、例として合流管の問題を取り上げて、AcuSolveにおける湿度モデリングの機能を確認します。この問題には、流れ、温度、湿度の条件が異なる2つの入口があります。流れが管の下流に進むと、2本の管が合流して1本の管になり、1つの出口を形成します。その結果、合流前とは異なる温度と湿度のプロファイルが発生します。形状は管のXZ中央平面に関して対称です（図を参照）。



図 1.

HyperMeshモデルデータベースを開く

  1. HyperMeshを起動し、AcuSolveのユーザープロファイルを読み込みます。
    User ProfilesからAcuSolveを選択する方法については、HyperMeshの入門チュートリアルACU-T：1000 HyperWorksユーザーインターフェースをご参照ください。
  2. 標準ツールバーのOpen Modelアイコン をクリックします。
    Open Modelダイアログが開きます。
  3. モデルファイルの保存先ディレクトリを参照します。HyperMeshファイルのACU-T4200_Humidity.hmを選択してOpenをクリックします。
  4. File > Save Asをクリックします。
    Save Model Asダイアログが開きます。
  5. 名前をPipeJunction_Humidityとして新しいディレクトリを作成し、このディレクトリへ移動します。
    このディレクトリが作業ディレクトリになり、シミュレーションに関連するすべてのファイルがこの場所に保存されます。
  6. データベースのファイル名としてHumidityと入力するか、別の名前を入力します。
  7. 保存をクリックしてデータベースを作成します。

一般的なシミュレーションパラメータの設定

解析パラメータの設定

  1. Solverブラウザに移動して01.Globalを拡張表示し、PROBLEM_DESCRIPTIONをクリックします。
  2. オプション: Entity Editorで、TitleをHumidity Modelingに変更します。
  3. Abs. temperature offsetを101325N/m2に設定します。
  4. Temperature equationをAdvective Diffusiveに変更します。
  5. Turbulence ModelをSpalart Allmarasに設定します。
  6. Humid Air ModelをOnに切り替えます。
    これは、Multiphase equationをAdvective Diffusiveに自動的に変更します。


    図 2.
  7. Solverブラウザで、01.Globalの下の02.SOLVER_SETTINGSをクリックします。
  8. Initial time incrementを1secに設定します。
  9. Relaxation factorを0に設定します。


    図 3.

体積力パラメータの設定

この手順では、体積力を定義します。
  1. Solverブラウザで、03.Body_Forceツリーを拡張表示し、BODY_FORCE > Gravity_HMの順に選択します。
  2. Y方向のGravityを-9.81m/sec2に設定し、Z方向のGravityを0に変更します。


    図 4.

境界条件と節点初期状態の設定

境界条件の設定

デフォルトでは、すべてのコンポーネントは、壁境界条件に含まれます。この手順では、それらを適切な境界条件に変更し、流体ボリュームに材料特性を割り当てます。
  1. Solverブラウザで12.Surfaces > WALLの順に拡張表示します。
  2. Hot_Inletをクリックします。Entity Editorで、
    1. TypeをINFLOWに変更します。
    2. Inflow typeをAverage velocityに変更します。
    3. Average velocityを1m/sに設定します。
    4. Temperatureを333.15Kに設定します。
    5. Incoming Humidity typeをDew Point Temperatureに設定し、その値を278.15Kに設定します。


    図 5.
  3. Cold_Inletをクリックします。Entity Editorで、
    1. TypeをINFLOWに変更します。
    2. Inflow typeをAverage velocityに変更します。
    3. Average velocityを3m/sに設定します。
    4. Temperatureを283.15Kに設定します。
    5. Incoming Humidity typeをRelative Humidityに設定し、その値を20％に設定します。


    図 6.
  4. Outletをクリックします。Entity Editorで、TypeをOUTFLOWに変更します。


    図 7.
  5. plusYをクリックします。Entity Editorで、TypeをSLIPに変更します。


    図 8.
  6. 同様に、minusYをクリックしてTypeをSLIPに変更します。
  7. Wallsをクリックします。Entity Editorで、TypeがWALLに設定されていることを確認します。


    図 9.
  8. Fluidをクリックします。Entity Editorで、
    1. TypeをMULTIPHASEに変更します。
    2. MaterialとしてHumidAir_HMを選択します。
    3. Body forceをGravity_HMに設定します。


    図 10.
  9. モデルを保存します。

初期条件の定義

  1. Solverブラウザで、01.Globalツリーを拡張表示し、03.NODAL_INTIAL_CONDITION > NODAL_INTIAL_CONDITIONを選択します。
  2. Velocityタブを選択し、X Velocityを1 m/secに設定します。
  3. Temperatureの初期値を333.15Kに設定します。
  4. Eddy velocityの初期値を0m2/secに設定します。
  5. Relative Humidityの初期値を20に変更します。


    図 11.

解析計算

この手順では、HyperMeshからAcuSolveを直接起動して解析を完了します。

AcuSolveの実行

  1. すべてのメッシュコンポーネントの表示をオンにします。
    解析を実行するには、アクティブなすべてのコンポーネントのメッシュを可視化した状態にする必要があります。
  2. ACUツールバーの をクリックします。
    Solver job Launcherダイアログが開きます。
  3. オプション: 解析時間を短縮するには、使用可能なプロセッサの数に応じて、使用するプロセッサの数に大きい値（4または8）を設定します。
  4. 他のオプションはデフォルト設定のままとして、Launchをクリックして解析プロセスを開始します。


    図 12.

HyperViewによる結果のポスト処理

解析が収束した後、AcuProbeウィンドウとAcuTailウィンドウを閉じます。HyperMeshウィンドウに移動し、AcuSolve Controlタブを閉じます。

HyperViewの起動とモデルおよび結果の読み込み

  1. HyperMeshのメインメニューでApplications > HyperViewをクリックしてHyperMeshを開きます。
    HyperViewウィンドウを読み込むと、デフォルトでLoad model and resultsパネルが開きます。このパネルが表示されない場合は、File > Open > Modelの順にクリックします。
  2. Load model and resultsパネルで、Load modelの隣にある をクリックします。
  3. Load Model Fileダイアログで、作業ディレクトリに移動して、ポスト処理する解析実行のAcuSolve .logファイルを選択します。この例で選択するファイルは、PipeJunction.1.Logです。
  4. Openをクリックします。
  5. パネル領域でApplyをクリックしてモデルと結果を読み込みます。
    読み込むと、モデルが形状で色分けされます。

コンタープロットの作成

この手順では、温度、相対湿度、湿度の質量分率、速度の大きさのコンタープロットを作成します。
  1. ResultsブラウザでComponentsのリストを拡張表示します。
  2. Isolate shownアイコン をクリックし、つづいてminusYコンポーネントをクリックして、minusYコンポーネントを除くすべてのコンポーネントを非表示にします。


    図 13.
  3. Standard Viewsツールバーの をクリックすることで、xz平面を正面から見た表示にします。
  4. Resultsツールバーで をクリックしてContourパネルを開きます。
  5. Result typeとしてTemperature (s)を選択します。
  6. Components エンティティセレクターをクリックします。Extended Entity Selection ダイアログでDisplayedを選択します。
  7. Applyをクリックします。
  8. パネル領域のDisplayタブで、Discrete colorオプションをオフにします。


    図 14.
  9. Legendタブをクリックし、つづいてEdit Legendをクリックします。表示されたダイアログで、Numeric formatをFixedに変更してOKをクリックします。
  10. 次のようなコンターが表示されることを確認します。


    図 15.
  11. Result typeをRelative_humidity (v)に変更してApplyをクリックし、-Y平面上の相対湿度のコンターを表示します。


    図 16.
  12. Result typeをMass_fraction-1-Humidity_HM.HumidAir(s)に変更してApplyをクリックします。
    0.001306～0.0406の範囲を使用します。


    図 17.
  13. Result typeをVelocity (v)に変更してApplyをクリックします。
    0～3.753の範囲を使用します。


    図 18.

要約

このチュートリアルでは、HyperWorks製品であるAcuSolve、HyperMesh、HyperViewを使用して、CFDモデルを設定してCFDシミュレーションを実行し、その結果をポスト処理するための基本的なワークフローを体験しました。まず、HyperMeshでモデルをインポートしました。次に、シミュレーションパラメータを設定して、HyperMeshから直接AcuSolveを起動しました。AcuSolveによる解析が完了した後、HyperViewを使用して結果をポスト処理し、コンタープロットを作成しました。