3次元流れの解析における半径方向・接線方向のせん断応力に関して

[shinki-ayato-vw]

いつもお世話になっております。

撹拌槽内の流動状態の解析にFluent 2024R1を使用させていただいております。

3次元流れの解析において、曲率のある撹拌翼にかかる半径方向・接線方向のせん断応力を出したいと考えています。

もしコンター図としてこれらを表示する方法がございましたら、ご教示いただきたいです。

以上、よろしくお願いいたします。

[Yuichiro Hiyoshi]

お問い合わせありがとうございます。

壁面のせん断応力に関しては、直交座標系でのせん断応力である(Wall Fluxes/X-wall shear stress, Y-wall shear stress, Z-wall shear stress)の表示が可能です。一方で攪拌槽周りの半径方向・接線方向となると座標系が異なるため、変換が必要です。
Fluentでは流れ変数を含むフィールド値から新たな変数をCustom Field Functionという機能で定義が可能です（コンター表示も可能です）。

以下にドキュメント該当場所も示しておりますので参考ください。

Custom Field Function

以上です。

[shinki-ayato-vw]

回答いただきありがとうございます。

Custom Field Functionで定義することで、半径方向・接線方向のせん断応力を算出したいと思います。

その際に、3点質問がございます。

①現在、「スライディングメッシュモデル」を使用し、回転領域内の撹拌翼にかかるせん断応力分布をコンターとして算出しようと考えています。フィールド関数のMesh(X-Coordinate, Y-Coordinate, Z-Coordinate)とWall Fluxes(X-Wall Shear Stress, Y-Wall Shear Stress, Z-Wall Shear Stress)を使用する予定なのですが、これらの関数のX,Y,Zは静止座標と回転座標どちらでしょうか。

②Fluentでは壁のような自由表面のせん断応力ベクトルは、粘性応力テンソルと面法線ベクトルの積で算出していると思いますが、各メッシュの面法線ベクトルを数値として取り出すことは可能でしょうか。(nx,ny,nz)を数値として算出できますでしょうか。

③Fluentにおいて、変形速度テンソル(ひずみ速度テンソル)の係数は「1」と「1/2」どちらでしょうか。

以上、いろいろと質問してしまい申し訳ございませんが、よろしくお願いいたします。

[Yuichiro Hiyoshi]

下記に回答させて頂きます。

1. 座標系について
   静止系でお考え下さい。
2. 面法線ベクトルについて
   単位法線ベクトルを保持しておりませんが、壁面だと思いますのでこの場合には、Mesh/ X Face Area, Y Face Area, Z Face Areaとして面積ベクトルを利用可能です。
   従いまして、Custom Field Functionを利用する事で単位法線ベクトルの算出も可能です。
3. 歪速度テンソルについて
   1/2です。

流れ変数などの定義に関しては以下、一覧にもなっておりますので本件に限らずご参考になれば幸いです。

42.4. Alphabetical Listing of Field Variables and Their Definitions (ansys.com)

なお、先週よりユーザガイドはPublicオープンとなりました。是非活用いただけますと幸いに存じます。

以上です