interFoamのSpuriousCurrentについて3　-ラプラスフィルタ-

これまで２つの記事でinterFoam のみぞみぞする変な動き（Spurious Current）について紹介しました。

　抑制方法の１つめ、時間刻み（タイムステップ）を細かくとってみましたが、改善されませんでした。

つぎに2つ目の抑制方法、”スムーズ化したVOF値（alpha)から曲率等を計算する”方法を試してみました。　自由表面にラプラスフィルタをかけてスムーズにしてから曲率計算をする方法です。探したところkva_interfacePropeties といったライブラリが見つかりました。OF4.0、OF5.0用ですがちょっと修正すると他のバージョンでも使えます。今回はOF2206で計算しました。

https://github.com/floquation/OF-kva_interfaceProperties 

　各セルのVOF値𝛼𝑝はセル中心で定義されています。2次元なら各セルに４つの面が存在し、それぞれの面積を𝑆𝑓とします。セル中心のVOF値と周囲のVOF値からi番目のセル面の値 𝛼𝑓 を計算し、面積をかけて積算し、4面の面積の和で割ることで平均化し、𝛼 ̃𝑝を求めます。この𝛼 ̃𝑝を使って表面張力を計算をします。平均化の回数を指定でき、デフォルトは２回です。このライブラリには密度で補正する方法(desity weigheted model) もあったのでこちらも使ってみました。

参考文献：D. A. Hoang et al., Comput. Fluids, 86, 28-36 (2013)

 結果は以下の動画の通りです。interFoamでの計算結果, スムージング処理を 2回かけた場合、スムージング処理を 2回＋desity weighted model, スムージング処理を ４回かけた場合 の比較です。

ラプラスフィルタでスムージング処理を施すとみぞみぞは抑制されていることがわかります。かなり効果がありそうです。

速度分布をみてみましょう。条件は先ほどの動画と同じです。自由表面でみると安定しているように見えますが、空気の速度はみぞみぞしていて、Spurious currnet が完全には消えていないことがわかります。次の記事ではCLSとVOF法のハイブリッドを試してみたいと思います。