Free Surface

• [1] airboat 水上にあるボートの自由表面モデル
• [2] cfdsign 2D 自由表面例題モデル
• [3] dam ダム崩壊モデル
• [4] drop2d 水滴落下のシミュレーション
• [5] gastank ガスタンク充填のシミュレーション
• [6] jetang 斜めに衝突する高速噴流のシミュレーション
• [7] jetimp 高速噴流のシミュレーション
• [8] molten 高粘性流体の二相流れ
• [9] t2dcang 接触角―自由表面モデル（2次元）
• [10] t3dcang 接触角―自由表面モデル（3次元）
• [11] tank タンク充填問題
• [12] tubevof 180度曲がり管内の自由表面流れ
• [13] vchtcyl 共役熱伝達を伴う自由表面モデル
• [14] voftemp 熱伝達を伴う2次元タンク充填
• [15] waterfal 水の落下の3次元シミュレーション

[１]　AIRBOAT：水上にあるボートの自由表面モデル

　この単純なケースは、外部流の二流体自由表面モデルを示している。単純なボートのデザインは、水の上を移動するボートを模擬するために、単純な形状のボートを設定している。流入境界条件は、ボートの速度5m/sに達するように設定している。この3次元非定常シミュレーションには57×33×48計算メッシュを用いている。三次元BFC座標を用いている。

[2] CFDSIGN：2D自由表面例題モデル

　この単純なケースは物体適合座標(BFC)における二流体自由表面モデルを示すためのものである。幾何モデルは“CFD”の文字を切り抜く形で作られている。水が連続キャビティーを表す文字に注がれる。時間刻み幅は0.002秒を用いている。ほとんどの自由表面モデルでは、時間刻み幅を0.0001秒かそれ以下にする必要がある。

[3] DAM：ダム崩壊モデル

　この例題は、デカルト座標系における二流体自由表面モデルを模擬している。障害物境界条件が、ダム構造を定義するために使われている。初期場はVOFを1.0に設定しており、ダムの後ろと下に水があるモデルとして設定している。ダムの開口がダムの決壊をシミュレートするために使用される。このモデルは、0.0002秒の時間刻み幅を用いている。

[4] DROP2D：水滴落下のシミュレーション

　この単純な2次元例題はデカルト座標系の二流体自由表面モデルを模擬している。小数のセルのVOF初期値は1.0に設定されている。他の領域の初期境界条件は、水滴が落下するの液面を定義するために使用されている。重力はY方向に-9.81m/s2として定義されている。時間刻み幅は0.0001秒とした。

[5] GASTANK：ガスタンク充填のシミュレーション

　2次元のガスタンクが物体適合座標で作られている。モデルは液相と気相を模擬するために二流体自由表面モデルを使用している。流体特性を設定するためにガソリンが流体物性ライブラリーから選択されている。重力がY方向に-9.81m/s2として定義されている。時間刻み幅は0.0001秒である。ガスタンクは部分的にガソリンで満たされ、充填過程で起こるスロッシング効果を模擬している。

[6] JETANG：斜めに衝突する高速噴流のシミュレーション

　この単純2次元直行座標系モデルは、壁に斜めに衝突する高速な水噴流の運動を模擬している。ジェットが、20m/sというかなり速いスピードで移動するので、タイムステップは2e-7秒を使用している。計算格子は68×50を設定した。

[7] JETIMP：高速噴流のシミュレーション

　この単純2次元直行座標系モデルは、壁表に垂直に衝突する高速な水噴流を模擬している。噴流が、20m/sというかなり速いスピードで移動するので、タイムステップは2e-7秒を使用している。計算格子は68×50を設定した。

[8] MOLTEN：高粘性流体の二相流れ

　この単純モデルは、高粘度流れの例題である。モデルは3つの領域で定義される。一つ目は液体だまり、二つ目は、液体だまりと空のタンクを隔てる障害物である。流入条件は、液体が入っていく貯水池の底に定義した。液体がたまりに流入するにつれ、液体は障害物からあふれ、タンクを満たしていく。

[9] T2DCANG：接触角−自由表面モデル(2次元)

　平衡状態における固体壁と接触している流体の界面での壁粘着効果は、θeq(平衡状態の流体と壁との接触角)はCSFモデルを適用して評価することができる。接触角θeqは静止流体について実験的に測定されているので静的接触角と呼ばれている。平衡状態の接触角は単純に流体の物性を示しているわけではない。それは、壁面の粗さと幾何形状に依存する。

[10] T3DCANG：接触角−自由表面モデル(3次元)

　平衡状態における固体壁と接触している流体の界面での壁粘着効果は、θeq(平衡状態の流体と壁との接触角)はCSFモデルを適用して評価することができる。接触角θeqは静止流体について実験的に測定されているので静的接触角と呼ばれている。平衡状態の接触角は単純に流体の物性を示しているわけではない。それは、壁面の粗さと幾何形状に依存する。

[11] TANK：タンク充填問題

　二流体を解析する流体力学の問題は多い。これら流れの特徴は、二流体に大きな密度差がありそれらの相対運動が多相流現象にとって本質的であることである。流体の表面張力は二流体界面の状態を決める上で主要な役割を果たす。二流体モデル例題には液滴の動力学、タンクスロッシング、毛管現象、流体力学的安定性その他多くのものがある。このCFDモデルは、三次元タンク充填問題の自由表面モデルを扱っている。

[12] TUBEVOF：180度曲がり管内の自由表面流れ

　この3次元モデルは、180度曲がっている円管を通る水の流れを扱っている。流入部は円管直径の半分の高さで水が流入するよう設定されている。重力はY方向に-9.81m/s2と定義されている。このモデルでは180度曲がり管をすぎるの流体の自由表面を計算する。

[13] VCHTCYL：共役熱伝達を伴う自由表面モデル

　このCFDモデルは二次元流体を固体に注ぐ問題をあらわしている。注がれている流体は周囲の流体よりも高温である。流体は、円筒物体に注がれる。計算結果は注水過程と流体が円形物体に当たる時の温度分布を示している。

[14] VOFTEMP：熱伝達を伴う2次元タンク充填

　この例題のプロジェクトは2次元タンク充填問題を示している。充填される流体はタンク貯水池（回りの空気と同じ温度）の中にある流体よりも高い温度である。CFDの計算結果は、タンク充填過程、および充填されている流体がタンクの貯水池の中の流体と混合するときの温度分布を示している。

[15] WATERFAL：水の落下の3次元シミュレーション

　このモデルは高さ2.2ｍの垂直な角から落下する水の流れを計算している。垂直落下した底は、設定されている流出境界をこえて続いている水のプールとなっている。流速は2m/sである。