SolidWorks Flow Simulationとは？

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SolidWorks Flow Simulation
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日時
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SolidWorks Flow Simulationとは？
 SolidWorks Flow Simulationは、SolidWorksに完全統合された
流量と伝熱解析ソフトウェアです。
 SolidWorks Flow Simulationは、実際の流体の作業環境にお
けるモデルのプロトタイプのテストをシミュレートします。次
の質問に対する回答を得るのに役立ちます。プロトタイプ
に対する流量の影響、流量に対するプロトタイプの影響は
どのようなものだろうか？
 SolidWorks Flow Simulationは高効率および/またはパフォー
マンスの最適化された設計を製作するために、学生、設
計者、解析者、エンジニア、その他の専門家によって使用
されています。
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SolidWorks Flow Simulationでの設計サイクル
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 SolidWorksを使用してモデルを構築
します。
 SolidWorks Flow Simulationを使用して
オブジェクトの流体環境と熱効果を
シミュレートします。
 結果に基づいてモデルを変更し、設
計に満足のいくまでシミュレートしま
す。
SolidWorks
SolidWorks Flow Simulation
解析
条件が
満たされて
いますか？
 モデルを製造します。
はい
ハードウェア
3
いいえ
解析の利点
 設計サイクルには、コストと時間がかかります。
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 解析は設計サイクルの数を減らします。
 解析は高価なフィールドテストの代わりに、コンピュータを使用
してモデル（製品）をテストすることによりコストを削減します。
 SolidWorks Flow Simulation解析はオブジェクトの市場投入までの
時間を短縮します。
 解析は最終的な決定を行う前に数多くの概念やシナリオを迅
速にシミュレートすることにより、設計の最適化に役立ちます。
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有限体積法
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 理論解は簡単な問題のみに利用できます。多くの仮定
が行われるため、ほとんどの実際的な問題の解決に失
敗します。
 SolidWorks Flow Simulationは、矩形（平行6面体）の計算
メッシュに対する有限体積法（FVM）で時間依存のナビエ
-ストークス方程式を解決します。
 FVMは、単純および複雑な問題の両方に向けた一般的
な手法です。この方法は、流体現象のモデリングに推奨
される方法の1つです。
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計算領域
 計算領域は、計算が実行される直角プリズムの領域です。
計算領域の境界面は、デカルト座標系の軸と直交してい
ます。
 内部解析の場合は、計算領域にはモデル内部の流体ボ
リュームが含められます。壁の伝熱を考慮に入れる場合
は、モデルの壁も含められます。
 外部解析の場合は、計算領域にはモデル周囲の空間が
含められます。
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境界条件のタイプ
 速度、質量流量、体積流量、または圧力（静圧および全
圧）境界条件は、モデルの入口と出口に指定します。
 周囲の流体条件は、外部解析の場合は遠方境界に指定
します。
 ファンはモデルの入口と出口のほか、計算領域内にも指
定できます。
 必要に応じて、対称境界条件や理想壁を指定できます。
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境界条件のタイプ
 以下の熱境界条件を流体と接触しているモデルの壁に指
定できます。
 断熱壁
 温度の指定された壁
 熱流または伝熱率の指定された壁
 伝熱係数の指定された壁
 粗い実在壁
 理想壁（断熱摩擦がない壁）
 可動壁（壁の移動/回転をシミュレートする）
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解析の主な手順
 解析のタイプ、フィジカルフィーチャー、流体とソリッドの材
料を定義します。
 境界条件を指定します。
 解析のゴールを定義します。
 モデルのメッシュを作成します。これは一連の自動的なス
テップで、コードによってモデルと計算領域が計算セルに
分割されます。
 解析を実行します。必要に応じて、収束を確認します。
 結果を表示します。
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考慮されるフィジカルフィーチャー
 定常および順序依存の問題の両方を解決できます。順序
依存方程式は、ローカルタイムステップにより解決されま
す。
 粘性の伝熱多種液体と非ニュートン液体の圧縮不可能お
よび圧縮可能な流れを計算できます。
 粘性の伝熱多種ガスの亜音速、遷音速、超音速の圧縮可
能な流れを計算できます。
 異なる液体タイプのある領域を1つのモデル内に含められ
ます。
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考慮されるフィジカルフィーチャー
 ソリッド内の熱伝導とソリッド間の熱輻射は同時に計算で
きます。
 熱源はボリューム単位でサーフェスに指定できます。
 重力効果を考慮に入れることが可能です。
 ポーラスメディアは抵抗分布として指定できます。
 サーフェス間の熱輻射と周囲に対する輻射。
 グローバルおよびローカルの回転参照フレーム。
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考慮されるフィジカルフィーチャー





蒸気の結露。
相対湿度の計算。
ヒートシンクのシミュレーション。
熱電（ペルチェ）冷却機。
水流中のキャビテーション。
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解析の背景
 k-e乱流モデルを使用する順序依存のレイノルズ平均3Dナ
ビエ-ストークス方程式。
 有効な層流、乱流、または一過性流れの境界レイヤーの
ための境界レイヤーのモデリング技術。摩擦、伝熱、流れ
剥離のモデリング。
 ソリッド内の熱伝導方程式、サーフェス間の熱輻射、ソリッ
ド、流体および周囲空間内の伝熱現象の複合解析。
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高度な数学的技術
 あらゆる任意の3Dモデルのメッシュを作成できる自動メッ
シュ作成ツール。
 マルチグリッドの暗黙的ソルバ。
 解析の収束と計算の停止のための自動ツール。
 結果処理と3Dビジュアライゼーションのための高度な技術。
 モデルと流れ場特性の自動レゾリューション。
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解析のゴール
 計算領域のあらゆる点、サーフェス、またはボリュームに
おける流れ場パラメーター（圧力、温度、密度、速度、濃度
など）の計算。
 モデル内のあらゆる点における温度の計算。
 流れ場全域にわたる過渡現象の計算。
 力とモーメント、空気力学係数の計算。流れ場によって生
じるせん断応力分布の計算。
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解析のゴール




デバイスを通る質量流量と体積流量の計算。
圧力降下、油圧抵抗の測定。
熱流、伝熱係数の計算。
流れ場内の粒子軌跡およびモデルとの粒子相互作用の
パラメーターの計算。
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メッシュ
 メッシュは、モデルと流体ボリュームをセルと呼ばれる多
数の小さなピースに分割します。
 セルを小さくするとより正確な結果を得られますが、より多
くのコンピュータリソースを必要とします。
 形状を変更した後は、必ずモデルのメッシュを再作成する
必要があります。材料と境界条件パラメーターの変更は、
メッシュの再作成を必要としません。
 自動メッシュ作成システムは、指定された最小ギャップサ
イズ、最小壁厚さ、結果レゾリューションレベルに従って
メッシュを作成します。
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解析の実行
 解析実行中、解を得るために反復計算が行われます。
SolidWorks Flow Simulationには、時間内に収束を解析する、
結果を計算する、または非定常解析結果を展開する高度
な使いやすいツールのほか、解析を中断することなく結果
を表示するツールが用意されています。
 SolidWorks Flow Simulationには、最新の高速かつ正確な安
定したソルバが搭載されています。
 SolidWorks Flow Simulationには、あらかじめ定義された収束
基準を満たした場合は解析を停止する自動システムがあ
ります。
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結果の表示
 SolidWorks Flow Simulationには、結果を表示する次の高度
な使いやすいツールが用意されています。断面プロット、
3Dプロファイルプロット、サーフェスプロット（輪郭、等値
線、ベクトル）、等値面、XYプロット、流跡線と粒子軌跡、
結果のアニメーション。
 SolidWorks Flow Simulationには、結果を処理する次の高度
なツールが用意されています。点パラメーター、サーフェ
スパラメーター、およびボリュームパラメーター、ゴール
のプロット、MS Wordレポート。
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