サイクロンセパレーターの入口から空気と粒子を流入させて、粒子の挙動を観察する解析です。

入口より空気を1m/sで粒子を1×10^-6(kg/s)で粒子径が正規分布の分布がある粒子を初速1m/sで流入させます。

空気と粒子の物性値は、近似値を使用します。
空気の密度を1(kg/m³)と粘性係数を1.8×10^-5(Pa･s)に設定します。
粒子の密度を1000(kg/m³)に設定します。

今回の解析に使用する形状データはここからダウンロードして下さい。

※今回の解析にはポイントが必要となりますので、「設定」→「ポイントを受け取る」よりあらかじめ受け取っておいて下さい。

ケースファイルにアクセスするとこのような画面になります。
この画面で解析用の形状ファイルをアップデートします。
「１.解析の内容」でダウンロード出来るファイルを解凍すると、中に「cyclone.stl」があるので今回はこれを使用します。
「ファイルを選択して下さい」のボタンを押して、「cyclone.stl」を選択して開くボタンを押してください。
「ファイルを選択して下さい」のボタンの下に「cyclone.stl」が表示されるので、送信ボタンを押してファイルをアップロードして下さい。

アップロードが完了すると右側に3Dモデルが表示されます。
3Dモデルの操作方法は合流曲がり管のチュートリアルを参照して下さい。

左側のメッシュのボタンを押すことで、メッシュの設定画面に移行出来ます。

メッシュサイズに「0.002」と入力をします。

メッシュの入力は完了したので、メッシュ作成のボタンを押すと確認ウィンドウが出てくるので「はい」を押してメッシュを作成します。

ジョブを投入したので、ジョブの状態が順番待ちになっています。
順番が回ってきたらメッシュの作成が始まります。
メッシュの完成を待ってもいいのですが、メッシュの完成を待たずに解析の設定を進められるので、解析の設定を進めます。

※完成まで待てば、メッシュをダウンロード出来ます。

左側の解析条件のボタンを押すことで、解析条件の設定画面に移行出来ます。

この画面では、熱や重力等のオンオフを設定出来ます。

乱流、重力、混相流、非定常をオンにします。
混相流のモデルを「Lagragian」に変更します。

左側の物性値のボタンを押すことで、物性値の設定画面に移行出来ます。

phase1の名前を「air」に変更します。
密度に「1」と入力します。
粘性係数に「1.8e-5」と入力します。

phase2の名前を「particle」に変更します。
密度に「1000」と入力します。

左側の境界条件のボタンを押すことで、境界条件の設定画面に移行出来ます。

今回は領域の設定で変更できる項目はありません。

左側の境界条件のボタンを押すことで、境界条件の設定画面に移行出来ます。

inletの右のセレクトボックスのから速度境界を選択します。
速度境界は境界に垂直な方向に一定の速度で流入する境界です。
速度に「1」と入力します。
水力直径に「0.01」と入力します。
乱流強度はデフォルトの値「0.05」を使用します。

particle(粒子)の右のセレクトボックスのから流入を選択します。
質量流量に「1e-6」と入力します。
速度に(1, 0, 0)と入力します。
時間のセレクトボックスのから時間指定を選択します。
開始時間に「0.3」と入力します。
終了時間に「0.8」と入力します。
粒子径のセレクトボックスのから正規分布を選択します。
平均粒子径に「20e-6」と入力します。
最小粒子径に「2e-6」と入力します。
最大粒子径に「40e-6」と入力します。
標準偏差に「4e-6」と入力します。

outletの右のセレクトボックスのから圧力出口境界を選択します。
速度境界は境界に垂直な方向に一定の速度で流入する境界です。
圧力はデフォルトの値「0」を使用します。

w_cone,w_inlet,w_outletは同じ設定にします。
w_cone,w_inlet,w_outletの右のセレクトボックスのから壁面を選択します。
反発係数[垂直]に「0.95」と入力します。
減衰係数[水平]に「0.05」と入力します。

左側の初期条件のボタンを押すことで、初期条件の設定画面に移行出来ます。

全てデフォルトの値を使用します。

左側の解析のボタンを押すことで、解析の設定画面に移行出来ます。

時間刻みの自動調節機能を使用します。
最大クーラン数はデフォルトの値「0.95」を使用します。
終了時間(s)に「3」と入力します。
データ保存間隔(s)に0.03と入力します。

「OpenFOAMで計算」ボタンを押すと「計算を開始しますか？」とウィンドウが出てくるので「はい」を押すと解析できます。

計算が完了すると解析データをダウンロードできるようになります。

「ダウンロード」ボタンを押すとデータをダウンロード出来ます。

ダウンロードしたファイルを解凍して、ParaView等でポスト処理を行って下さい。

サイクロンセパレーター内の粒子の状況はこのようになります。