【流体】熱流体解析スキルアップ講座 Vol.11｜管流れの解析－一般設定

2019年11月11日

解析を実施する上での注意点を少しずつ解説してゆこうと思います。
解析の内容によって異なりますので、最初は固体の熱伝導のない内部流れである、自動車の吸気排気の管流れや、ダクトの解析を考えます。

まずは、プリと言われる解析の条件設定について考えます。
FloEFD/SOLIDWORKS Flow Simulationではウィザードで解析の基本設定をしてゆきます。
そこでは、以下の項目を設定します。

・プロジェクト名　
・単位　
・解析タイプ（内部流れ）
・流体
・壁面条件
・初期条件

この中で気になる設定に、壁面条件としての「ラフネス」という設定があります。よくわからないので、デフォルトのゼロ（＝滑らかな壁面）でいいか、としている方も多いのではないでしょうか。「ラフネス」は壁面粗さのことです。壁面の粘性抵抗に影響がありますが、解析結果にどの程度影響を与えるかは一概には言えません。
圧力損失は、摩擦損失と局所損損失に分けられ、壁面粗さの影響はこのうちの摩擦損失に現れます。そのために、形状抵抗が小さいシンプルな形状になるほど、壁面粗さの影響が大きいと言えます。絶対精度を追求するのであれば、正確な値を測定して設定する必要があるでしょう。
壁面粗さと粘性抵抗の関係については、Wikipediaで「ムーディー線図」を調べていただければ参考になると思います。

また、初期条件では、計算を開始する際の圧力、温度、速度、乱流パラメーターを設定します。圧力及び温度は実際の値（またはそれに近い値）を設定することが重要です。これは、気体や液体の物性が、圧力と温度によって異なるためで、ここがずれると解析結果も異なってしまいます。
速度は0m/sとします。流れがない状態から計算を開始するということです。乱流パラメーターはプログラムが解析内容に応じて自動設定しますので、通常はデフォルトのままとして使用してください。

いかがでしたでしょうか。
壁面粗さについてちょっと勉強してみてください。

[From Y.Iijima ]

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