・温度，圧力の基準について


　Phoenicsは，系を定義するにあたり「基準温度」「基準圧力」を任意に設定できる．デフォルトでは基準温度は273K，基準圧力は1e5Pa(ほぼ1atm)である．では，この値が計算に及ぼす影響はあるのだろうか．CHAMの説明によれば，基準温度，圧力の考え方は以下のようなものである．

  1. 基準温度，圧力を設定することにより，基準点まわりの微小な変化を精度良く記述できる
  2. 温度基準を273Kにすることにより，結果ファイルの表示する温度が自動的に[℃]になるなど，可読性が増す．
  3. 計算結果は，精度低下を別にすれば，基準点をどこにとっても同じになる．

　論より証拠．一つ実験してみることにした．テストケースに選んだのは，第6回　もう一度基本に戻る-ガスで押される液体で取り上げた系．これを，単相，圧縮性流体のケースに書き換えた．

・温度，圧力の基準がデフォルトのケース(Case00)

解析領域 0.005×0.002×0.004[m]
メッシュ 40×40×40，等間隔
流体 窒素．理想気体近似，圧縮性．
境界条件 手前と上を除く全面流出境界
スラブ(白) 断熱個体
上ガス流入量 -20.0[m/s]

q1ファイル


　まずは，温度と圧力の基準をデフォルトに選ぶ．流出境界条件は，温度を25℃，速度を0，圧力を0，乱流境界条件をin-cellとし，流出係数を1と定義した．

計算結果は下のようになった．




・温度，圧力の基準が0のケース(Case01)

　続いて，温度と圧力の基準を0とする．設定するのは以下の箇所．

  1. 基準温度，圧力の設定

  2. 初期条件の変更．いま，系は常温大気圧に近いと仮定しているので，初期条件に1e5Pa，298Kという数値を与える．

  3. 流入境界条件の変更．入力境界にも温度を定義する場所があり，基準が0Kになったのでここも変更する必要がある．

  4. 流出境界条件の変更．

q1ファイル


計算結果は，下のように基準値がデフォルトのケースと全く同じになった．これで，安心して基準温度，圧力を選ぶことが出来る．




・基準の違いに関わらず計算結果は本当に同じになるのか

　下の比較は，earthが吐き出すgxmoniをCase00とCase01で比較したものである．明らかにCase01の方が，圧力の収束が悪い．今回の計算では，系の圧力は基準値±300Pa程度しか変化しない．従って，圧力の基準は1e5Paに取るべきケースである．敢えて圧力の基準を0Paにすると，下の様に収束が悪くなると言うことが明らかになった．従って，基準圧力，基準温度は適正に選ぶべきである．

Case00のgxmoni

Case01のgxmoni

・まとめ