Two-phase solver의 interface Co number는 왜 빡빡하게 제한해야 하나요?

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This topic contains 3 replies, has 2 voices, and was last updated by  geonhong 2 years, 5 months ago.

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  • #776

    geonhong
    Participant

    보통 계산의 안정성을 위해서 VOF simulation에서 interface의 Courant number는 1 이하의 값으로 제한하게 되는데요.
    그 덕분에 deltaT를 크게 가져가지 못하고 해석 시간이 길어지게 됩니다.

    그 근본적인 이유는 무엇인가요?

    최근 OpenFOAM-2.3.x에서 Corrected MULES solver를 통해서 많은 개선이 된 것처럼 보입니다만 아직 불만족스러운게 사실이네요.
    deltaT를 늘려도 안정적인 two-phase simulation을 수행하려면 어떻게 해야 할까요?

    #779

    Heebum Lee
    Participant

    OpenFOAM에서 사용하고 있는 VOF는 기본적으로 interface capturing 방법을 기반으로 하고 있습니다.

    interface capturing에서는 체적분율의 이송방정식을 풀 때 CICSAM이나 HRIC 등과 같은 고해상도 차분 기법을 주로 사용합니다.

    이러한 고해상도 차분기법은 수치적 안정성을 위해서 상류차분과 하류차분을 적절하게 섞어서 사용하게 됩니다.

    보통 CFL 수를 기준으로 상류차분과 하류차분이 섞이는 정도가 구분되며 HRIC의 경우 CFL 수가 0.7 이상인 경우 1차 정도를 가지는 upwind 스킴으로 나타납니다.

    이 때 문제가 되는 것이 false diffusion인데 높은 CFL 수를 사용한다면 자유수면에서 오류확산이 매우 크게 발생하는 문제가 있습니다.

    따라서, 작은 CFL 수를 사용하는 것이 오류확산을 줄이는 가장 쉬운 방법입니다. (1 이상이 되어버리면 상경계면을 찾기 어렵습니다)

    OpenFOAM에서는 interface compression을 기본적으로 사용하게 되어 있는데, 이 방법은 오류확산이 발생하는 방향의 반대 방향으로

    인위적인 수치 확산을 주어 상경계면에서 발생하는 오류확산을 줄이는 방법으로 비교적 높은 CFL수에서도 좋은 결과를 주는 것으로 알려져 있습니다.

    그러나, 상경계면에서 계단현상이 발생하는 등의 문제점을 가지고 있기 때문에 주의해서 사용해야 하는 것으로 알고 있습니다.

    #780

    Heebum Lee
    Participant

    참고로, OpenFOAM의 튜토리얼들을 보시면 alpha1에 대해서 vanLeer를 주로 사용하게 되어 있는데,

    2차 정도를 가지는 TVD 스킴으로 CICSAM 보다는 수치확산이 크게 발생하지만 interface compression으로 이를 상쇄하여 사용하고 있습니다.

    #782

    geonhong
    Participant

    답변 감사합니다.

    interFoam 계열 solver의 계산 속도를 향상시키고 싶은데, 그게 쉽지가 않네요.

    STAR-CCM+는 꽤나 높은 Co 수 까지 계산이 가능한데…도대체 어떻게 한걸까 싶네요 허허

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