自宅でANSYS製品使ってみた【流体解析編】

前回、自宅でANSYS製品使ってみたとして、インストールしてみたANSYS Fluent。
簡単な流体解析を一通りやってみたので、メモ的に書き残します。

——————参考：——————————–
インストール後、スタートメニュー内のANSYS2019R2にはFluentのショートカットがありませんが、
C:\Program Files\ANSYS Inc\ANSYS Student\v194\fluent\ntbin\win64
ここに実行ファイルがあるので、コレのショートカットをデスクトップにでも張り付けておくと捗ります。ただ、このショートカットからfluentを起動すると言語が英語になるようです。

(私は英語の方が慣れており逆に嬉しい)

SCDMで適当に形を作り、適当にディレクトリ作って計算します。

Fluent launcherの設定は上記画面の通り。
並列数4でもエラーなく普通に起動します。

FluentのTUIコンソールに、
switch-to-meshing-mode
Switch to meshing mode? [no] yes
でメッシングモードに移行、
watertight geometryとすると、下の画像のような画面に。

SCDMで作成した.scdocファイルをインポートして、メッシュを作成します。
上から順にほぼデフォルトのままポチポチしていけばサーフェスメッシュは切れると思います。

流体領域のみを作るので、The geometry consists of only fluid regions with no voidsにチェック。

SCDMで、境界面に名称を付けておくと、FluentMeshにインポートした際に
勝手にBoundaryConditionsを設定してくれるようです。

たとえば、inletという名前を含んだ境界を作っておくと、
Fluent上では勝手にvelocity-inletに設定してくれます。賢い。

メッシュ切終わり。
↓スマホで読むと読みにくいですすみません

                 name       id skewed-cells(> 0.90) maximum-skewness cell count
      Overall Summary     none                    0       0.41491722       5034
---------------- 5034 cells were created in : 0.03 minutes
---------------- The mesh has a minimum Orthogonal Quality of: 0.59.
---------------- The volume meshing of design1 is complete. The mesh is now scaled to meters.

5034要素でした。
要素数5kくらいだと、4並列で計算してもあまり早くはならなさそう。
関係ないですが、このクオリティって、どれくらいなら良いんですかね。0.59は良いのか？悪いのか？考えたことなかった。

追記
多面体メッシュのクオリティは、0〜1で、1が最良、0.01より大きい事が目安とのこと。アスペクト比率は40未満推奨、体積比は1〜2が推奨値のようです。

メッシュが切れたので、GUI左上のswitch to solutionボタンでFluentの画面に戻ります。

～ここから計算～
※ほぼデフォルトなので細かい手順は省きます

簡単な計算をしてみたいので、ほぼデフォルトで定常流れを解きます。
modelはLaminar、MaterialsはAirで完全にデフォルトです。

inletにvelocity=1.0m/sを入れて、
outletはGauge Pressure=0(ゲージ圧0=大気圧)とします。

methodsもデフォルト、Solution Controlsdno
Relaxation Factorもデフォルト(PressureとMomentum=0.5、DensityとBodyForces=1)

Standard InitializationでInisializeして、5000iteration計算します。

monitorsの、Residualの中で、
ConvergenceCriterionの設定項目、ここだけは
noneに変更します。

収束計算中に「指定した桁数だけ下がると自動で計算止めます」というオプションなのですが、私は残差が下がるだけ下げる派なので、このオプションはOFFにしています。

一瞬で計算できた。早い。さすがに要素数も少なく設定もほぼデフォルトなので当然か。
300iterが10秒くらい。

一応、inletとoutletの流量を比較したりしました。
TUIコマンドだと、
//report/surface-integrals/mass-flow-rate
で、inletとoutletの名称を入力して、()　←fluentのTUIではこれが「以上」という意味になるらしい
Write to File? [no]
とすると、下記出力がでます。

              Mass Flow Rate               (kg/s)
-------------------------------- --------------------
                     x_inlet           2.3275e-05
                    x_outlet          -2.3275e-05
            ---------------- --------------------
                         Net       -3.3881318e-21

質量は保存されているようです。