OpenFOAM の実計算の初動の時間経過です。

• 境界条件は出口および側方は静圧ゼロ（クーラン数制御）
  初期速度場  30 %。

• 境界条件は出口静圧ゼロおよび側方は自由流出入（タイムステップ固定）
  初期速度場  30 %。

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• 境界条件は出口静圧ゼロおよび側方は自由流出入（タイムステップ固定)
  初期速度場 100 %。

• 境界条件は出口静圧ゼロおよび側方は自由流出入（タイムステップ固定)
  初期速度場 80 %。

【説明】

• • 左縦軸は計算上時間値。右縦軸は形式上係数軸。
  • 横軸は実時間経過。
  • 時間の数値は、Windows 時間関数値で、１が1日。小数部は24時間の割合値（1=24時間）
  • 青点 steptime は、実時間経過に対する計算ステップ時間(積算値)の進捗。その傾斜は、大きくなるほど計算時間が早くなっていることを示す。
  • 橙色 RCalcTime は、ファイル出力の時間間隔、データー点の横軸間隔の値と同じ。ファイル出力は定時間ステップ 0.002 の5ステップごと、あるいはクーラン数の自動制御のいずれか。
  • 灰点 CStepTime は、ファイル出力の計算時間ステップ。定時間ステップでは 0.01秒。クーラン数字同制御ではまちまち。
  • 黄点 RTime/Cstep は、出力ファイルの実出力時間を計算ステップ時間進度でわったもので、定時間ステップ進度に要した実計算時間を示す。小さいほど計算時間が早い、という意味です。
  • 一番上の図は、クーラン数で制御されているので、時間ステップが変動している。計算当初は疎だが、ファイル出力あたりの計算ステップはやや小さく（灰）、その計算実時間も長い（橙）。計算時間ステップが 0.004 付近までで計算時間が改善し、0.004 付近でさらに大きく改善している。流れが局所的に乱れ始めた影響か、計算の進捗にばらつきが生じているが平均値はほぼ横ばいである。定時間ステップに比べて計算速度は遅く、初期を除いても二倍近く必要。
  • 二つ目以降の図は、定ステップで計算しているので、出力ファイル時間ステップの値は一定値（灰）。概ね時間ステップが0.1 を超えるあたりで計算時間が短くなっている。ただし、二つ目の図は、初期速度場と流入速度との差が大きいためか、やや計算速度が改善するタイミングが遅れている。初期速度場のしく度設定もきちんと留意する必要がありそう、ということですね。計算初期条件設定用のソルバーがあるというのも、このあたりの考慮なのかもしれません。
  • ちなみに初期条件によって計算初期の流れ場はかなり変わってきて、計算女権を満たさないケースがあります。そのあたりはまた別項目にて。

【まとめ】

とりあえず動かしながら学んでいく、という意味では、それなりの差異があることがわかったので、奥の深さをちょっと垣間見れる結果でした。当初の目的通り、とにかく動かしていくことが今トピックスの目的ですので、今後は領域も少し絞って精度には相応に目をつむってスピードアップしていきたいと思います。