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scFLOWで逆止弁の研究を行っている者です。添付した動画を見ていただきたいのですが、途中から下の面（台座）にボールが接触し、めり込んでいる現象が起こっているせいなのか、ボールの回転が止まり変位も変わりません。右の管から流している流量を約２倍に増やせば、台座に接触した後もボールは回転し浮上します。２倍に増やさずにボールを浮上させたいのですが、メッシュの問題でしょうか。何か対処法があれば教えていただけますでしょうか。Lファイルも添付致します。

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scFLOWで逆止弁の研究を行っている者です。添付した動画を見ていただきたいのですが、途中から下の面（台座）にボールが接触し、めり込んでいる現象が起こっているせいなのか、ボールの回転が止まり変位も変わりません。右の管から流している流量を約２倍に増やせば、台座に接触した後もボールは回転し浮上します。２倍に増やさずにボールを浮上させたいのですが、メッシュの問題でしょうか。何か対処法があれば教えていただけますでしょうか。Lファイルも添付致します。
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    頂いた情報内でのコメントになります。
    流量を２倍に増やしたら「浮上した」ということから、確かにボール表面近傍のメッシュの影響で、十分な壁面応力が発生しなかったことが原因かもしれません。
    それを確かめるための計算として、まずはボール表面の境界層の層数を２，３倍に増やしてみましょう。十分な層数がすでに設定している場合は、表面近傍のメッシュをもっと細かくしてメッシュを増やしましょう。
    増やす前のデータと増やした後のデータで同じ時刻まで計算して、そのときのボール上面の負圧領域や値の違いなど比較してみましょう。
    このテスト計算では、ボールの移動は回転だけ考慮して、上下、前後、左右の移動を止めて静止にしておくのが分かり易い結果になると思います。
    その結果、ボール壁面近傍のメッシュの影響が大きいようだ、という判断ができれば、可能な限りボール表面周辺のメッシュを細かくして、境界層を増やして、十分な負圧が発生するような計算を行ってみましょう。
    この時、テスト計算と同様にボールは回転だけ考慮した計算を十分に行って、その結果のリスタートから前後、上下、左右の移動も考慮するようにすれば、初期の流れ場が十分に形成される前の影響でボールが落下することを防ぐこともできます。​
    以上、参考にしてTRYしてください。​
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    お返事ありがとうございます。
    私は今、境界層について、ボール表面に厚み係数0.2 層数8。ボール挙動部の円柱(台座も含む)に厚み係数0.2 層数10。でメッシュを作成しています。
    チュートリアルを拝見したのですが、厚み係数は0.2～1程度、層数は10層程度と書いてあったのですが、層数を2,3倍にしてもよろしいのでしょうか。昨日、ボール表面​のオクタントサイズを細かくして解析を回しましたところ、結果は変わりませんでした。Lファイルを添付させていただきます。
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    十分な層数がすでにあり、表面近傍のメッシュをもっと細かくしてメッシュを増やしての変わらないということでしたが、他に原因があるかもしれません。
    ​
    ところで層流解析ですか？　流体の動粘性係数がかなり小さいようなので乱流解析が適では？モデルのスケールなどの詳細確認ができないので推測ですが。
     
    ​
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    乱流解析に変更しても同じ結果になるため、
    自分なりに考えたところ台座表面とボール表面の摩擦が影響すると思いました。
    重力を考慮せず表面粗さは5μm、他は同条件で解析を回しましたところ、台座に当たっても回転し続け浮上しました。次に重力を考慮し表面粗さを0にし解析を回しても浮上しました。また、台座表面又はボール表面どちらか片方を表面粗さ0、もう片方を表面粗さ5μmに設定し回してもボールは台座に接触した後回転せず、浮上しませんでした。
    表面粗さをもっと細かくしなければならないのでしょうか。何か解決策がありましたら教えていただきたいです。
    モデルのスケールについては、ボール直径が7.94mm、​ボール挙動部の円柱の直径9.0mm、高さ13.0mmであります。
    八分木サイズは画像を添付させていただきます。
    解析手法については​線形低レイノルズ数型乱流モデルのAKN k-εモデルを使用させていただきました。
    画像の補足なのですが、
    円柱内の八分木サイズが0.00019m​円柱壁面サイズが9.0e-05m。
    ボールの表面だけ0.0001085m、それ以外は0.000217m​。
    メッシュの厚み係数が両方とも0.2、層数が挙動部10、ボールが25。
    ​
    長文失礼致しました。お時間のある時に読んでいただけたら幸いです。​
  • 0
    ちょっと状況が理解できていないです。
    そもそも重力を考慮しないなら浮上するのは容易ですよね。また
     
    >次に重力を考慮し表面粗さを0にし解析を回しても浮上しました。
     
    とありますが、これなら問題解決なのでは？
  • 0
    お世話になっております。説明不足で申し訳ありません。
    表面粗さを考慮し、研究を進める方向で考えております。
    ​
    浮上するという言葉が説明不足でありました。申し訳ありません。
    ​
    同じ条件で実験を行ったところ、ボールが作動流体に当たることで少し台座から離れたり(浮く)、また沈んで台座に当たり、また浮上するというy軸方向に上下運動します。
    その現象を解析で研究したいと考え​、同条件を設定しました。ですが、台座とボールが触れ、その先も、流体を流してるにも関わらず回転がずっと 0rad/sとなり、重心位置も変わりませんでした。僕はこの状況を台座にボールがめり込んでいると考えました。このボールがめりこむ現象を回避するにはどうすればよろしいでしょうか。
    SCRYU/Tetraで同じ八分木サイズ，メッシュの境界要素層数を設定するとめり込む現象はなかったのですが、scFLOWでの解決策が知りたく、相談させていただきました。
  • 0
    「条件​設定」－「要素移動」ダイアログで、移動する物体と任意の壁との反発係数が設定できます。反発係数を１に設定することで回避できないか試してみてください。
    なお、非定常解析での時間間隔を小さくしてみるのも対策のひとつになります。
    なお、反発係数を使った例題26.4　移動物体同士の衝突解析　も参考にしてください。
     
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  • 0
    何度も失礼します。
    ボールが一番上まで到達するような設定でも同時に研究しておりまして、
    ​添付した動画を見ていただきたいのですが、
    ボールの表面の圧力が発散(?)しているようで、圧力コンターが滑らかに映ってほしいのですが、TimeStepを1/10に変更しても同じ結果でして、​何か解決策はありますでしょうか。メッシュをもっと細かくするべきでしょうか。
    ​
    ​
    反発係数の件、反発係数を1に変更し、​TimeStepを1/10に変更するとうまくいきました。ありがとうございます。
    Attached Files (1)
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