圧縮性流体解析ソルバー Advance/FOCUS-i

概要

Advance/FOCUS-i は非構造格子に対応 した圧縮性流体解析ソルバーです。
特に遷音速や超音速の流れの解析に適しており、高い並列化効率で計算をすることができます。また、DDT(爆轟遷移)をモデル化した G 方程式を実装しており、詳細反応モデルよりも比較的低い計算コストで燃焼解析が可能です。

特徴

  • 密度ベースソルバーを採用し、圧縮性流体の解析を高精度かつ高速処理
  • 非構造格子による任意形状に対応
  • MPI 並列による高速計算
  • G 方程式による低コストの爆燃、爆轟解析
  • CHEMKIN® 形式の入力ファイルから NASA 多項式の係数を自動取得

 * CHEMKIN は米国およびその他の国における Reaction Design 社の登録商標です。

再突入物体周りの極超音速流

極超音速非平衡流

遷音速流れ

翼の表面圧力分布

ケルビン-ヘルムホルツ不安定による乱気流

乱流剥離による抵抗減少

計算時間の短縮例

市販コード A との比較において、定常状態までの計算時間が半分以下になることを確認しました(当社の計算機環境での時間計測結果)。

機能一覧

支配方程式Euler 方程式、Navier-Stokes 方程式
離散化セル中心型有限体積法
コントロールボリューム形状4面体、5面体、6面体から成るハイブリッド格子、
ポリヘドラル格子
乱流モデルk-ω-SST モデル
時間積分法デュアルタイムステップ LU-SGS 法、LU-SGS 法、
MFGS 法、3 段 TVD Runge-Kutta 法、Euler 陽解法
勾配評価法Green-Gauss 法
勾配制限関数minmod、van Albada2
対流項の高精度化3 次精度 MUSCL-TVD 法
対流項の風上法AUSM-DV、HLLE、HLLC、SLAU2、SLAU、SHUS
熱物性値計算NASA 多項式
気体種5 元素 53 気体種
(GRI-Mech 3.0 に準拠、CHEMKIN® 形式で任意の気体種を追加可能)
燃焼モデルG 方程式モデル(フラクタルモデル、DDT モデル有)
平衡状態計算自由エネルギー最小化法
並列計算機能MPI
格子フォーマットOpenFOAM® 形式
(市販メッシャ―との連携はお問合せください)
可視化フォーマットOpenFOAM® 形式、マルチブロック VTK 形式
(市販可視化ソフトとの連携はお問合せください)
GUI計算格子の読み込み 境界条件の境界面設定、
solver のパラメータ設定と実行、出力データの指定

 * OpenFOAM は OpenCFD Limited の登録商標です。

動作環境

支配方程式Euler 方程式、Navier-Stokes 方程式
オペレーションシステム
(ソルバー)
Red Hat® Enterprise Linux® 6.x(CentOS® 6.x) 64 bit
Red Hat® Enterprise Linux® 7.x(CentOS® 7.x) 64 bit
オペレーションシステム
(GUI)
Windows 10
MPI ライブラリインテル® MPI ライブラリ(Ver. 15.0 以上)
  • * LinuxはLinus Torvalds氏の登録商標です。
  • * Red Hat および Red Hat Enterprise Linux は米国およびその他の国における Red Hat, Inc. の登録商標です。
  • * CentOS は Red Hat, Inc. の登録商標です。
  • * Windows は Microsoft Corporation の登録商標です。
  • * インテルは Intel Corporation の登録商標です。
  • * 上記環境以外の動作につきましてはお問合せください。

専用 GUI による入力パネルの例

参考資料

  1. 中森 一郎, 桐原 亮平, “高速流解析ソフトウェアAdvance/FOCUS-iの紹介”,アドバンスシミュレーションVol.28, (2020.9)
  2. 中森 一郎, “高速流解析ソフトウェア Advance/FrontFlow/FOCUSの概要”,アドバンスシミュレーションVol.16, (2013.8)
  3. 富塚 孝之, 中森 一郎, “高速流解析ソフトウェア Advence/FrontFlow/FOCUSによる可燃性ガス爆発解析”,アドバンスシミュレーションVol.16, (2013.8)
  4. 富塚 孝之, 中森 一郎, “爆燃および爆轟の数値シミュレーションについて”,アドバンスシミュレーションVol.16, (2013.8)

解析事例

  1. 翼周りの流れ場解析
  2. 爆轟遷移の検証計算
  3. HTV形状周りの計算例
  4. OREX周りの極超音速流
  5. 円柱周りの極超音速流
  6. 半球周りの極超音速流
  7. 水素漏洩拡散シミュレーション
  8. 平板上の層流境界層に関する検証例
  9. 回転デトネーション解析のデモンストレーション例
  10. 平板上の乱流境界層に関する検証例
  11. 翼周りの2次元定常オイラー解析
  12. 翼周りの3次元定常RANS解析
  13. Rouse-McNown の実験に係る検証計算
  14. 気液二相流(キャビテーション流)の解析例
  15. キャビテーションを伴う解析事例(高速、V=102 m/s)
  16. Advance/FOCUS-i による実建屋モデルを利用した爆燃・爆轟解析