原子力数値解析学
2. ダクト内の発達する乱流解析例
DUCT/FLOW-2D
速度分布の変化
未発達
十分発達
流れの発達過程
1
速度、乱流エネルギー、乱流散逸の分布
y, vy
vx
k, ε
x, vx, k,
2
流れの方程式
3
4
5
流れ関数による流線座標系への変換
流線に沿う計算のため流れ関数を導入
規格化した流れ関数を導入
6
一般式
一般式の無次元流れ関数による表示
7
8
9
10
ガウス消去法による解法
11
ガウス消去法による解法（続き）
12
Start
Flow chart
データ入力
物性値 PROP1
メッシュ分割SMESH
初期分布
速度分布 SVPROF
k分布 SKPROF
εM分布 SEPROF
収束判定
End
13
初期分布
（プラントルの混合長モデル）
レイノルズ応力（付加項）
渦動粘性係数（渦拡散係数）
14
14
von Karmanの普遍速度分布 （対数則）
粘性底層
遷移域
乱流域
ここで
15
初期分布
16
初期分布（続き）
17
実行手順
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
インプットデータinput.dat の変更
WinSCPでソース・ファイルと
Input.datをLocalからRemote転送
コンパイル
$ pgf95 smainj.f smeshj.f inproj.f prop1j.f svj.f skj.f sej.f
実行
$ ./a.out
out.datの確認
$ ls
WinSCPでoutput.datをRemoteからLocalに転送
Editorによるoutput.datの確認
図形作成
18
input.dat
1.000E-2 1.000E-1 5.000E-3 1 5 50 600
20 30 30
0 3.000E-2 2.000E1 0.000E0 5.233E-2 1 1.E-7
AA,BB,DX,JD1,JD2,JD3, IISV
JN1,JN2,JN3
iphase,Q,T,P,DEG,isurf,SV
AA：流路の高さ(m)
BB：流路の幅(m)
DX：x方向メッシュ幅
JD1～JD3：3領域のΔωの比率
IISV：未収束時最大反復数
JN1 ～ JN3：3領域のメッシュ数
iphase： -1(水)、1(水蒸気) 、 0(空気,20C)
Q：体積流量(m3/s)
T：温度（℃）
P：圧力 (kg/cm2-g)
DEG：Ductの傾斜角 (rad)
isurf：自由表面の条件
SV：収束判定条件
19
output.dat
初期
0
******************************************
*
*
* 単相流の初期分布
*
*
(流体: 空気)
*
*
*
******************************************
JD2
JD3
JN1
JN2
JN3 iphase
AA
BB
JD1
(m)
(m)
0.100D-01 0.100D+00
1
5
50
20
30
30
0
0
Q
T
P
DEG
RO
ANY
CP
ALP
PSAL
PSJN
UTAU
(m**3/s)
(C)(kg/cm**2G)
(rad) (kg*s2/m4) (m**2/s)(kcal/kg K) (m**2/s)(kg*s/m**2)(kg*s/m**2)
(m/s)
0.3000D-01 0.2000D+02 0.0000D+00 0.5233D-01 0.1217D+01 0.1452D-04 0.1018-313 0.4941-323 0.3651D+00 0.3651D+00 0.1607D+01
0 J
doMG
YOL
UOL
KOL
EOL
EMOL
EMMOL
(-)
(m)
(m/s) (m**2/s**2) (m**2/s**3) (m**2/s) (m**2/s)
1 0.29940D-03 0.00000D+00 0.00000D+00 0.00000D+00 0.00000D+00 0.00000D+00 0.33058D-06
4 0.29940D-03 0.55316D-04 0.96564D+01 0.71377D-01 0.21683D+02 0.31986D-05 0.39868D-05
7 0.29940D-03 0.79386D-04 0.12558D+02 0.24127D+00 0.13185D+03 0.83953D-05 0.93934D-05
10 0.29940D-03 0.99356D-04 0.14361D+02 0.47392D+00 0.35962D+03 0.14661D-04 0.15783D-04
20
計算結果：無次元速度分布
21
計算結果：無次元速度分布
22
計算結果：無次元乱流エネルギー分布
23