【流体】熱流体解析スキルアップ講座 Vol.3｜「結果が左右対称になりません」

2019年11月03日

さて、タイトルに書いた質問を、サポートでいただくことがあります。
対称の結果が得られると予想（あるいは期待）していたのにそうならない。「なんで？プログラムが間違っているのではないか」という疑問です。

この場合の原因としては以下が考えられます。

・本来、対称にならない現象である。
　「えっ！？」という感じでしょうか。境界条件が対称なのに、その結果が対称になら　ないなんて有り得るの？それがあるのが流体の特徴ですね。
　有名な現象では「カルマン渦」がありますね。円筒形の周りに流れがあるときに、交互に渦が発生する現象です。
　時間平均を取れば左右対称になりますが、そもそも定常状態ではない現象です。
　他には噴流も対称にならない場合があります。こちらはどちらかに偏って安定します。

・メッシュが対称でない。
　メッシュが対称でないために結果が対称にならない。これは十分に起こりうることです。
　まずは、メッシュを左右対称に作成しましょう。

・計算手法に起因する問題。
　残念ながら、これも可能性はあります。まあ、これはユーザーの立場ではどうしようもありません。

では、対処方法はというと。

・1/2モデルで解析する。
　これは簡単にできて結果も必然的に対称になるので効率的であると思います。
　1/2の結果を鏡写しにしてフルモデルのように表示する機能がFloEFD 17.0でできました。
　ただし、本来対称にならない現象を強制的に対称として解析しているので、現実と異なる結果になる恐れがありますので注意が必要です。

・時間依存で解析する。
　カルマン渦のように振動する現象を解くには時間依存で解析するのが正しい対処方法です。
　ただし、結果を時間平均で評価するなど結果評価に手間がかかります。でも、手間を惜しんでいてはいけません。

いかがでしょうか。
悩ましい対称の問題の解決に役に立てば幸いです。

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