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20220121_バスケットボール周りの流れ
kamakiri1225
February 05, 2022
Science
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20220121_バスケットボール周りの流れ
kamakiri1225
February 05, 2022
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Transcript
バスケットボール周りの流れ Pythonパラスタしていません 2022年2月5日 【球体周りの流れの解析】 質問:どう設定するのか? • 定常・非定常 • 乱流モデル(壁関数) •
メッシュサイズ
バスケットボールのモデル作成 • FreeCAD メッシュ作成 • blockMesh • snappyHexMesh 解析設定 •
OpenFOAM 計算実行 • OpenFOAM 結果処理 • Paraview • PyFoam プリ処理 プリ処理 ソルバ ソルバ ポスト処理 ポスト処理 Python FreeCAD 0.19 Paraview 5.9.0 OpenFOAM v2006 Python 3.8.10(Jupyter lab) WSL2
やりたいこと 305cm 揚力 抗力 バスケットボールはシュートやパスでボールが回転するが飛距離に影響があるのか? スリーポイントライン6.75m フリースローライン4.225m 重力 直径24cm
球技ボール 質量 直径 回転数rpm 卓球ボール 0.0027kg 0.04m 10000rpm ゴルフボール 0.45kg
0.022m 2000~2600rpm 野球ボール 0.148kg 0.75m 2200rpm サッカーボール 0.45kg 0.7m 240~600rpm バスケットボール 0.65kg 0.24m(24cm) 120rpm センサバスケットボールを用いたシュートの バックスピン回転数と入射角の計測精度検証 ※rpm:一分間あたりの回転数
basketball.stl internalWall-sphere.stl MRF(回転領域) internalWall-sphere.stlとbasketball.stlの 境界にz軸まわり回転流れを与える モデル作成 解析条件 流れ 回転領域と外側はcyclicAMIで接続 https://www.slideshare.net/fumiyanozaki96/openfoam-cycliccyclicamicyclicacmi-
34456484?next_slideshow=34456484 回転 https://www.terrabyte.co.jp/discover/index.php/2020/07/16/post-1504/
FreeCAD stlファイルとして保存 バスケットボールのモデル作成 直径 254mm
None
球体周りの抗力係数 Cd = 0.4 1000 100000 今回の解析はどのような条件設定にするのが良いのか? • 定常・非定常 •
乱流モデル • メッシュサイズ 球体周り(無回転)の流れでモデルの妥当性を確認して回転ありのバスケットボール周りの流体解析を行う
結果一覧 定常解析(simpleFoam) 流入速度:𝑉 = 1.0𝑚𝑠 物性値:動粘性係数ν = 1.511 × 10
(𝑚2/𝑠) 球体直径:𝐿 = 250𝑚𝑚 レイノルズ数𝑅𝑒 = = 6204 抗力係数𝐶𝑑 = (𝐴:投影面積) 解析条件 メッシュ数 乱流モデル 壁関数 y+(ball) min max average 抗力係数cd Case1 10000 (1辺 ≒50mm) k-ε kqRWallFunction epsilonWallFunction nutWallFunction 4.458073e+00 1.267757e+01 5.297174e+00 1.13 Case2 83655+再分割1 (1辺 ≒12.5mm) ↑ ↑ 2.039978e+00 1.240580e+01 4.606992e+00 0.29 Case3 646261+再分割1 (1辺 ≒6.5mm) ↑ ↑ 9.098848e-01 6.697606e+00 2.164132e+00 0.32 Case2 球体
https://www.slideshare.net/fumiyanozaki96/openfoam-36426892 メッシュ数 乱流モデル 壁関数 y+(ball) min max average 抗力係数cd Case4
83655+再分割1 (1辺 ≒12.5mm) k-ε kqLowWallFunction epsilonWallFunction nutWallFunction 3.065418e+00 1.357102e+01 9.556261e+00 0.26 Case5 83655+再分割1 (1辺 ≒12.5mm) ↑ kqLowWallFunction epsilonWallFunction nutUSpaldingWallFunction 2.841365e+00 1.728239e+01 1.153591e+01 0.29 Case6 83655+再分割1 (1辺 ≒12.5mm) k-ω SST kqLowWallFunction omegaWallFunction nutUSpaldingWallFunction 1.824973e+00 1.735742e+01 1.158133e+01 0.29
メッシュ数 乱流モデル 壁関数 y+ min max average 抗力係数cd Case7 調査中
k-ε kqRWallFunction epsilonWallFunction nutWallFunction 1.544425e+00 5.840127e+00 4.218506e+00 0.38 定常解析(simpleFoam) 流入速度:𝑉 = 1.0𝑚𝑠 物性値:動粘性係数ν = 1.511 × 10 (𝑚2/𝑠) 球体直径:𝐿 = 22𝑚𝑚 レイノルズ数𝑅𝑒 = = 1,444 抗力係数𝐶𝑑 = (𝐴:投影面積) 解析条件 球体
2022年2月5日(土)オープンCAE関西 【意見】 • Re数が10^4~5はメッシュ数が重要 • y+が小さいからメッシュ数が少なく小さい • 乱流モデル違いに差異が出にくい • 層流ではRe数の9/4乗個のセル数が目安
• DEXCSに球体まわり(抗力係数)のチュートリアルがある(cfMesh+OpenFOAM) • 解析空間を大きくする