Come tutti sappiamo, OpenFOAM ha al suo interno un meshatore avanzato, denominato snappyHexMesh, che permette di realizzare mesh di tipo esaedrico. Il meshatore è comandato direttamente da un file di input, che deve essere realizzato in maniera adeguata dall’utilizzatore.

Si evidenzia in questa immagine la presenza di uno boundary layer a ridosso della parete cilindrica laterale.

Con questo post l’obiettivo è quello di fornire gli strumenti per muoversi all’interno della sezione dedicata al boundary layer: addLayersControls. Si richiede ovviamente una certa abilità da parte dell’utilizzatore nell’editing dei files di testo, oltre che nella impostazione corretta delle altre sezioni del file.

La prima domanda è semplice: cosa è il boundary layer? In fase di meshing si tratta di una serie di strati di celle, ortogonali rispetto alla parete solida, che hanno lo scopo di fornire un adeguato infittimento della mesh a parete. Come espresso in questo post, la scelta dell’altezza delle celle a parete, unita alla scelta di modello di turbolenza e funzioni di parete risulta fondamentale nell’ottenimento di risultati adeguati e corretti.

Parametri disponibili in snappyHexMesh

Generalmente uno strato limite è definito attraverso l’imposizione di alcune dimensioni. In particolare risultano utili la definizione dell’altezza della prima cella a parete, dell’ultima cella a parete e del rapporto di altezze tra uno strato e l’altro. In snappyHexMeshè possibile sfruttare la definizione dei seguenti parametri:

firstLayerThickness //Altezza della cella a parete
finalLayerThickness //Altezza dell'ultima cella dello strato
thickness  //Spessore totale del boundary layer
expansionRation //Rapporto tra le altezze delle celle di uno strato e quello successivo
Visualizzazione delle varie dimensioni applicate ad un boundary layer

Ovviamente non è necessario specificare tutti questi dati, ma possiamo limitarci a due alla volta: ad esempio finalLayerThickness e expansionRation rappresentano la scelta più semplice e veloce.

Nella definizione dei parametri dimensionali, snappyHexMesh ci permette di utilizzare una definizione assoluta (ovvero specificare l’altezza delle celle in metri) oppure relative. Quest’ultima fa riferimento alla dimensione delle celle della mesh esaedrica in prossimità della parete, e ci consente quindi di far variare l’altezza del boundary layer in proporzione alla dimensione delle celle esaedriche.

relativeSizes true/false;
Espansione dello spessore del boundary layer ottenuto usando il relativeSizes = true

Un ultimo aspetto importante nella definizione del boundary layer è il feature angle. Quest’ultimo è un parametro che definisce l’angolo oltre il quale non deve produrre un boundary layer negli spigoli della nostra geometria. Si tratta di un parametro specifico di snappyHexMesh ed il cui controllo può migliorare i risultati delle nostre mesh.

featureAngle   //più è elevato e maggiore è la tendenza a collassare negli spigoli
Empio di boundary layer con due feature angle differenti

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Categorie: MESHOpenFOAM

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