剛体移動計算

2015年2月6日

はじめに

6 自由度 (6-DOF) 剛体移動計算の簡単なテスト。

使用バージョン

OpenFOAM 2.3.1

ファイル

剛体移動計算

6 自由度 (6-DOF) 剛体移動計算は移動メッシュ機能の 1 つであり、移動メッシュが使えるソルバーで使うことができる。設定は constant/dynamicMeshDict で行う。

constant/dynamicMeshDict

FoamFile
{
    version     2.0;
    format      ascii;
    class       dictionary;
    object      motionProperties;
}

dynamicFvMesh       dynamicMotionSolverFvMesh;

motionSolverLibs    ("libsixDoFRigidBodyMotion.so");

solver              sixDoFRigidBodyMotion;

sixDoFRigidBodyMotionCoeffs
{
    patches         (move);
    innerDistance   0;
    outerDistance   0.4;

    centreOfMass    (0.5 0.5 0.25);

    Lx              0.2;
    Ly              0.2;
    Lz              0.1;
    rho             500;

    mass            #calc "$rho*$Lx*$Ly*$Lz";
    momentOfInertia #codeStream
    {
        codeInclude
        #{
            #include "diagTensor.H"
        #};

        code
        #{
            scalar sqrLx = sqr($Lx);
            scalar sqrLy = sqr($Ly);
            scalar sqrLz = sqr($Lz);
            os  <<
                $mass
               *diagTensor(sqrLy + sqrLz, sqrLx + sqrLz, sqrLx + sqrLy)/12.0;
        #};
    };

    report          on;
    accelerationRelaxation 0.5;

    constraints
    {
    }

    restraints
    {
    }
}

motionSolverLibs に "libsixDoFRigidBodyMotion.so" を指定すると、solver で剛体移動計算である sixDoFRigidBodyMotion を選ぶことができる。主な設定は以下の通りである。

  • patches : 剛体移動させる境界
  • innerDistance, outerDistance : メッシュを変形させる範囲。innerDistance は境界内部の動かなくてよい範囲を指定し、outerDistance は境界外部の動く範囲を指定する。outerDistance を 0 にすると境界は一切動かなくなる。
  • centreOfMass : 質量中心
  • mass : 質量
  • momentOfInertia : 慣性モーメント

0/U

    move
    {
        type            movingWallVelocity;
        value           uniform (0 0 0);
    }

0/pointDisplacement

    move
    {
        type            calculated;
        value           uniform (0 0 0);
    }

テストモデル

ソルバー: initDyMFoam

計算結果

ここでは用いていないが、拘束条件を設定することができる。constraint で拘束条件、reconstraint でバネ、ダンパーを設定できる。

$FOAM_TUTORIALS/multiphase/interDyMFoam/ras/DTCHull/constant/dynamicMeshDict

    constraints
    {
        zAxis
        {
            sixDoFRigidBodyMotionConstraint line;
            direction     (0 0 1);
        }
        yPlane
        {
            sixDoFRigidBodyMotionConstraint axis;
            axis          (0 1 0);
        }
    }

    restraints
    {
        translationDamper
        {
            sixDoFRigidBodyMotionRestraint linearDamper;
            coeff         8596;
        }
        rotationDamper
        {
            sixDoFRigidBodyMotionRestraint sphericalAngularDamper;
            coeff         11586;
        }

sixDoFRigidBodyMotionConstraint では以下のものを指定できる。

  • axis
  • line
  • orientation
  • plane
  • point

sixDoFRigidBodyMotionRestraint では以下のものを指定できる。

  • linearAxialAngularSpring
  • linearDamper
  • linearSpring
  • sphericalAngularDamper
  • sphericalAngularSpring
  • tabulatedAxialAngularSpring