Nays2DVマニュアル・事例集のページへようこそ!

はじめに

Nays2DVは河川、湖、海域など自由水面を持つ3次元空間内の流れと、温度、密度、物質濃度などの時間空間的変化を計算するソルバである。本マニュアルは実際にNays2dvをiRIC上で操作する手順を追って解説したものである。このマニュアルでは、すでにPC上にiRICおよびNays2dvがインストールされていることを前提としている。なお、本マニュアルはもともと(株)エコーのDr. Chamila Niroshinie氏作成の英語版マニュアル https://i-ric.org/yasu/Nays2dv_v4/index.html を日本語化する作業から始めたものである。英語版には本マニュアルとは異なった計算例も記載されいるので、併せて閲覧頂きたい。

URL: http://i-ric.org/ Software: iRIC version 4.x or later

2021年2月11日清水康行

概要

Nays2DVにおける主な操作手順は以下のとおりである、

Nays2DVの起動

iRIC上でのNays2DVの起動は以下の通りである。

iRICを起動し、以下の画面で[新しいプロジェクト(N)] をクリックする。

_images/create_new_project_1.png — : Create new project_1

[ソルバーの選択] の画面 Fig. 2 で [Nays2dv簡単鉛直2次元モデル] をクリックし[OK]をクリックする.

_images/create_new_project_2.png — : Create new project_2

タイトルバーに無題-iRIC 4.x.x.xxxxと書かれた [Nays2dv 簡単鉛直2次元モデル] と書かれた画面( Fig. 3 )が現れ、 Nays2dvの使用準備が完了となる。

_images/create_new_project_4.png — : Create new project_4

この後、下記の手順となるが、実際の操作方法は次章の計算事例集で説明する。

・格子の作成

・計算条件設定

・計算実行

・計算結果を表示

計算事例集

ここでは実際にNays2dvを用いた計算例を示す。

[計算例 1]長方形水槽における自由水面の振動

Nays2dvを使って閉鎖水域(長方形の水槽)の自由水面の挙動のシミュレーションを行う。ここでは、長方形形状の水槽の水面にコサインカーブの初期擾乱を与えて、その振動の様子を観察する。

ソルバの選択

iRICの起動画面から、[新しいプロジェクト]を選ぶと表示されるソルバの選択画面で、 [Nays2dv簡単鉛直2次元密度流モデル]を選んで[OK]ボタン押すと、

「無題- iRIC 3.x.xxxx [Nays2dv簡単鉛直2次元密度流モデル]」と書かれた Windowが現れる。

計算格子の作成はNays2dv専用の格子生成ツールを用いる。Fig. 5 のウィンドウで、[格子]→[格子生成アルゴリズムの選択]から現れる、「格子生成アルゴリズムの選択」ウィンドウで[Nays2dv用格子生成ツール]を選んで[OK]を押す。

_images/koushi_sentaku.png — : 格子生成アルゴリズムの選択

計算格子の作成

Fig. 7 の画面で、[グループ]で[河床形状]を選び。「縦断方向のセル数」を[41]、「流下方向水路長(m)」を[10]、「下流端の河床高(m)」を[-1]、「河床勾配」を[0]、「河床形状」を[擾乱無し]とする。入力が終わったら「水面形」のグループへ移動する。

Fig. 8 の画面で、「水面形の定義方法」を[平均水深を与えて擾乱を与える]、「平均水深(m)」を[0.3]、「鉛直方向のノード数」を[21]、水面勾配」を[0]、「水面擾乱」を [擾乱あり]、「水面擾乱形」を[コサインカーブ]、「擾乱の波高(m)」を[０.1]、擾乱波数を[0.5]として、最後に[格子生成]ボタンを押す。

すると、Fig. 9 確認ウィンドウが現れるので、[はい(Y)]を押すと格子が生成され、下図 Fig. 10 が表示される。

計算条件の設定

次に計算条件の設定を行う。メニューバーから「計算条件」→「設定」を選ぶと、計算条件設定ウィンドウ Fig. 11 が表示される。

密度流の計算ではないので「密度の計算」は[考慮しない]、「温度差による密度」も[考慮しない]、「差分計算方法」の「流速の移流項」は[CIP法]とする。

次に、「境界条件」 Fig. 12 に移る。閉鎖水路の水面振動なので、「上下流の境界条件」は [上下流閉鎖条件]を選び、「時間と繰り返し計算に関するパラメーター」に移動する。

_images/jouken_3.png — :時間と繰り返し計算に関するパラメーター

「時間および繰り返し計算に関するパラメーター」 Fig. 13 図に示したようなパラメータを設定する。なお、自由水面振動の計算なので、「自由水面の計算」は必ず[計算する]にしておく必要がある。

設定が終わったら[保存して閉じる]を押す。

計算の実行

Fig. 14 の画面で、メニューバーから[計算]→[実行]を選ぶと、Fig. 15 の画面が現れるので、「はい(Y)」を選んで、計算条件を保存しておく。保存はipro形式または、プロジェクト形式を選択する。

保存が終了すると、Fig. 16 の画面が現れ、計算が始まる。

計算が終了すると、Fig. 17 の画面が現るの[OK]を押す。

計算結果の表示

計算の終了後、Fig. 18 の画面で[計算結果]→[新しい可視化ウィンドウ(2D)を開く]を選ぶことによって、可視化ウィンドウ Fig. 19 が現れる。

Fig. 19 が現れた段階で、 Fig. 20 に示す[アニメーション]→[開始/停止]を押すことにより水面の振動アニメーションの開始と停止が可能となる。のアニメーションの開始と停止はツールバーの[開始/停止]ボタンからでも可能である。

このとき、マウスのセンターダイヤを回すことにより、拡大・縮小が可能となっている。

ベクトルの表示

オブジェクトブラウザーで、[ベクトル]を右クリックして、[プロパティ]をクリックすると、「ベクトル設定」ウィンドウ Fig. 21 が現れる。

Fig. 21 の赤囲の部分の設定をして、[OK]をクリックする。 [アニメーション]→[開始/停止]ボタンで、 Fig. 22 のアニメーションが表示される。

圧力の表示

オブジェクトブラウザーで、Fig. 23 [スカラー][Pressure]に☑チェックを付けて、ここを右クリックして、[プロパティ]を選ぶと、「コンター設定」ウィンドウ Fig. 24 が現れる。ここで、赤枠の設定をして[OK]を押すと Fig. 25 が表示される。

以下、ベクトルと同様にアニメーション表示も出来る。Fig. 26

_images/ex1.gif — : 圧力コンターと流速ベクトルのアニメーション

[計算例 2] 密度の異なる流体の混合

Nays2dvを用いて立方体の中の密度の異なる流体が混合する様子を計算する。

計算格子の作成

計算格子の作成はNays2dv専用の格子生成ツールを用いる。 Fig. 27 で[Nays3dv用格子生成ツール]を選択し。[OK]をクリックする。

_images/koushi_11.png — : 格子生成アルゴリズムの選択

下図の Fig. 28 で赤囲いの部分を設定する。

グループを「水面形」の変更し、下図 Fig. 29 で赤囲いの部分を設定し、格子生成をクリックすると、格子が生成される。 ( Fig. 30 )

下図 Fig. 31　で示すように、オブジェクトブラウザーで、[格子]、[セルの属性]、 [初期濃度]にチェックを付けてから、マウス右ボタンで格子全体の半分くらいの範囲を指定して、右クリックして [値の指定][初期濃度]に「0.03」を指定する。

下図 Fig. 32 のように、初期濃度を設定した部分の色が変わる。