第42回関西CAE懇話会

1. 第42回関西CAE懇話会
2015. 5.29
片山 達也
OpenFOAMと風洞実験(動画なし)
～オープンCAE勉強会＠関西の取組み～

2. オープンＣＡＥ勉強会＠関西について
2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 2
 オープンＣＡＥ勉強会＠関西って？
 2010年12月から開催
 大阪大学 高木先生とその学生の方々、
初代幹事の冨原さんで活動
 2013年12月に冨原さんが幹事を辞める(寿退会)
 2014年から片山、川畑が幹事を引継ぎ
 2014年5月の勉強会から午前中講習会を開催
 何してるの？
 初めての方の自己紹介、発表される方の発表とそれ
らに対する質疑応答（発表の内容は学生の研究発表
から社会人の方の趣味まで様々）

3. オープンＣＡＥ勉強会＠関西について
2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 3
 活動紹介
 ＨＰ
http://ofbkansai.sakura.ne.jp/
 OpenFOAMチュートリアルプロジェクト
https://sites.google.com/site/freshtamanegi/ho
me/openfoam/tutorial
 code asterバリデーションプロジェクト
https://sites.google.com/site/ocbkansaicodeast
erproject/

4. オープンＣＡＥ勉強会＠関西について
2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 4
 実験はじめました
 撹拌実験（水面挙動の観察）
 液面の観察のため、トレーサーに
ビーズクッションのビーズを使用。
ビーズの比重、平均径、バラつき分布を
メーカーに問い合わせるも
 風洞実験（流れの観察）
中央にビーズの塊が・・・
トレーサーの選定がＮＧで
次回以降リベンジしたい。

5. OpenFOAMと風洞実験
2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 5
 動機
 楽しく勉強したい
 分野の異なる人達と一つの現象について議論したい
 ＯＳＳを活用してモノを作り楽しみたい
 多岐にわたりすぎる活動を活用したい
（ＣＡＤ、ＦＥＭ、ＣＦＤ、最適化）
 3Dプリンタも使うのも楽しそう
一家に一台、風洞が必要な気がする

6.  風洞作り
 準備するもの
 アクリル板４枚（148mm x 366mm x 2mm）
 エポキシ系接着剤
 ファン（入力電圧の低いもの）
 ストロー
風洞準備
2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 6
¥ 4,400

7. 風洞準備
2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 7
 壊れる
 接着剤が弱かった
 せん断変形に弱かった
（接着剤が完全乾燥していない段階で荷重を印加）

8. 風洞準備
2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 8
 ２号機作成
 アクリル板２枚（146mm x 380mm x 2mm）
 アクリル板２枚（150mm x 380mm x 2mm）
 アクリル用接着剤
 ファン(1号機の使いまわし)
 ストロー
+¥ 2,200

9. 風洞準備
2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 9
 いろいろ置いてみた
電池
消しゴム
Ｋ様

10. 風洞実験
2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 10
 実験内容１
 風洞内に単３電池を置き、後流を観察する
 特徴ある流れ場の方が解析と比較しやすいため
カルマン渦、双子渦を観察する
 実験動画と解析結果から定性的な比較を行い、
定量的にはＰＩＶした実験結果と比較する
ファン
ストロー 電池
カメラ

11. 風洞実験
2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 11
 実験内容２
 レイノルズ数Reが数十～数百で、
双子渦やカルマン渦が観察できる
 空気中にて、ファンの回転数及び
流路圧損により流速を落とし、
渦の観察を行う
 市販の一眼レフにて動画撮影を
実施する（60fps 1200x740）
 トレーサは、
蚊取り線香(薔薇の香り)の煙を
使用する。
流速
0.1～0.5 m/s
電源をＵＳＢから
電池ＢＯＸに変更
+¥ 800

12. 風洞実験
2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 12
 レーザーシート
 半導体レーザを用いて
なんちゃってレーザーシートを作成
+¥ 2200
緑色が高い
赤色なら¥500
半導体
レーザ
モジュール
天面図
側面図
アクリル丸棒

13. 実験結果
2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 13
 双子渦
双子渦を
確認できた。
少し長細い
レーザシートに
ムラがある
動画：http://youtu.be/hhICIKTodoI

14. 実験結果
2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 14
 カルマン渦？
カルマン渦を
確認できた。
レーザシートに
ムラがある
動画：http://youtu.be/d_DYqL-tCzs

15. 実験結果分析
2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 15
 オープンソースＰＩＶソフトの紹介
 JPIV
 Javaのためプラットフォームを選ばない
 スクリプトも配布されており機能が豊富そう
 http://www.jpiv.vennemann-online.de/index.html
 OpenPIV
 インターフェイスにMatlab,Python,Qt GUIがある
 関数も少なくシンプルな設計（Python版を使用）
 http://www.openpiv.net
 上記２ソフトともに、設定値が悪いのか？動画が悪
いのか？ＰＩＶ処理できなかった

16. 風洞実験のまとめ
2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 16
 準備
 接着中のアクリル板には無理な力をかけない
 アクリル板の接着は専用のものを使うこと
 半導体レーザーモジュールとアクリルの丸棒で
レーザーシートもどきを作ることができる
 結果
 双子渦、カルマン渦を観察できた
 結果分析
 取得した画像が悪いためかＰＩＶ処理できなかった

17. OpenFOAMによる流体解析
2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 17
 モデル（patch名の説明）
inlet
outlet
maxY
minY
minZ
maxZ(天井)は非表示
denchi0
denchi1
denchi2
denchi3

18. STL作成（FreeCAD）
2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 18
 モデリングの実施
 角柱作成
 円柱作成
 ブーリアン
 面の分割
 STLエクスポート
 STLエクスポートは下記マクロを使用
http://ofbkansai.sakura.ne.jp/data/export.py

19. Mesh作成
2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 19
 cfMesh
 Creative Fields Ltd.が公開しているメッシャー
 snappyHexMeshと比較して
 メリット
短時間でメッシュが切れる
レイヤー層が入りやすい
 デメリット
multiRegion対応していない
 http://www.c-fields.com/solutions/products/meshing

20. 境界条件
2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 20
 境界条件
流入速度は、
0.1 m/sと
0.5 m/sの２条件

21. 解析条件
2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 21
 メッシュ条件
 流体物性
 ニュートン流体
 層流モデル
 動粘度：1.5e-5m^2/s
121392
 解析条件
最大クーラン数：5
計算終了時間：8.5 s

22. 解析条件
2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 22
 ソルバ設定

23. 解析条件
2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 23
 スキーム

24. 解析結果
2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 24
 双子渦 うまく双子渦ができて
ない？？

25. 解析結果
2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 25
 カルマン渦
一応カルマン渦計算できている
動画：https://youtu.be/SLlxOvs4_PY

26. まとめ
2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 26
 解析実施
 FreeCADでモデリングして、
cfMeshでメッシュを作成した
 解析結果
 双子渦は見えるような見えないような？
 カルマン渦を観察できた
 定性的には現象をとらえることができた
 まとめ
 実験から定量的なデータを取得したい
 当初の目的が達成できていない

27. 次回勉強会ＰＲ
2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 27
 第３８回オープンＣＡＥ勉強会＠関西
 日時：２０１５年６月１３日
 場所
 大阪大学 豊中キャンパス 待兼山会館
 午前
 OpenFOAMカスタムLESモデルの作成講習
 http://ocbkansai.connpass.com/event/14958
 午後
 通常の勉強会（実験もやります）
 http://ocbkansai.connpass.com/event/14956

28. 文献
2015/5/29 第42回 関西CAE懇話会 28
 田村守淑
pisoFoamによる 2次元円柱周りの流れの解析 (修正版)
第24回OpenCAE勉強会（岐阜）