直径0.3mの円の左右に0.03m×0.1mの出っ張りがあるドラムの中に、水を入れて2rad/sでドラムを回転させた時の水の混ざり具合を観察する解析です。

水と空気の物性値は、近似値を使用します。
水の密度を1000(kg/m³)と粘性係数を0.001(Pa･s)に設定します。
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。

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「rotatingDrum.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、「rotatingDrum.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「rotatingDrum.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「0.005」と入力をします。

これで、メッシュの入力は完了なので、メッシュ作成のボタンを押します。

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。

重力、混相流、非定常、スカラー輸送をオンにします。
スカラー輸送は右側の水と左側の水を区別するのに利用します。

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「water」に変更します。
密度に「1000」と入力します。
粘性係数に「0.001」と入力します。

phase2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。

表面張力はデフォルトの値0.07を使用するので、変更する必要はありません。
スカラーの名前を「water1rate」に変更します。

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。

ここでは解析領域全体の移動の設定が出来ます。

全体の移動を回転移動に変更します。
回転中心に(0 0 0)と入力します。
回転軸に(0 0 1)と入力します。
角速度に「2」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。

frontAndBackとsideはデフォルトの壁面のまま変更の必要はありません。

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。

初期条件はwater1rate以外はデフォルトの値を使用して、領域内を全て流速0の空気に設定します。
water1rateに「0.5」と入力します。

水の設定は、領域にパッチを設定で設定します。
パッチの設定をクリックして開いて、設定をします。
領域は直方体で、2点の座標にします。
点1座標に(0.2 -0.05 0.1)と入力します。
点2座標に(-0.2 -0.2 0)と入力します。
ボイド率のチェックボックスにチェックを入れます。
waterの値を「1」と入力します。
スカラーのwater1rateのチェックボックスにチェックを入れます。
water1rateの値を「0」と入力します。

２点の座標を入力すると、右側に3Dモデル表示領域にパッチの領域が赤色で表示されますので、間違いがないことを確認して、設定の追加ボタンを押します。

右側の水と左側の水を区別できるようにする設定をします。
領域は直方体で、2点の座標にします。
点1座標に(0 -0.05 0.1)と入力します。
点2座標に(-0.2 -0.2 0)と入力します。
ボイド率のチェックボックスにチェックを入れます。
waterの値を「1」と入力します。
スカラーのwater1rateのチェックボックスにチェックを入れます。
water1rateの値を「1」と入力します。
※設定1から点1のx座標を「0」に、water1rateの値を「1」変更すればOKです。
間違いがないことを確認して、設定の追加ボタンを押します。

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(s)に「0.001」と入力します。
終了時間(s)に「10」と入力します。
データ保存間隔(s)に0.1と入力します。

「OpenFOAMで計算」ボタン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。

水の混合状況はこのようになります。