Heat transfer
Heat transfer では、指定した熱荷重 (対流やふく射など) における固体内の温度分布と熱流束を解析できます。定常解析・時間経過を伴う非定常のいずれの解析も可能です。
SimScaleでは、構造解析のソルバーとして Code_Aster が使用されています。
アニメーション1: Static で得られたサスペンションを圧縮したときの非線形静解析の結果
Heat transfer シミュレーションの作成
Create Simulationから、解析の種類を選択できます。Heat transfer は、下図で矢印で表示されています。
図2: Create Simulation画面
解析タイプを選択して新たにシミュレーションを作成すると、以下のようにシミュレーションツリーが表示されます。次節からは、それぞれの設定項目の概要を紹介していきます。
図3: Heat transfer のシミュレーションツリー
Global Settings
シミュレーションツリーのトップに表示されるシミュレーションの名前（図3でいうと Heat transfer )をクリックすると、グローバル設定の設定パネルが表示されます。Heat transfer で設定できる項目は以下の通りです。
- Time dependency
- 時間依存性を変更できます。 Steady-state で定常解析、 Transient で非定常解析となります。
詳細は、こちらのページの該当する項目をご確認ください。
Geometry
シミュレーションで使用するジオメトリ（CADモデル）を選択します。
Contacts
複数パーツ (ボディ) で構成されるアセンブリモデルを使用する場合は、パーツ間の接触を設定します。最初の状態で、全ての接触面に対して自動的に Bonded (固着) が定義されており、パーツ同士が完全に接合された状態となっています。
詳細は、こちらのページの該当する項目をご確認ください。
Element Technology
有限要素解析で用いる要素について設定を行えます。初期設定では Automatic となっており、解析タイプや条件設定に応じて自動的に設定がなされます。 Custom とすると下記の項目を手動で設定できます。
- Thermal mesh order
- 要素の次数を First (1次) と Second (2次) から選択できます。2次要素の方が精度が上がる一方、計算に要する時間が増加します。
- Lumped mass
- 計算内でThermal mass行列Mを対角化することで収束計算の短縮、メモリ使用の削減といった硬化が得られます。
Element Definitions
Element technology で Definition を Custom とした場合にのみ表示され、設定できます。特定のボディに対して、Lumped massの設定を変更できます。
詳細は、こちらのページの該当する項目をご確認ください。
Materials
材料物性を設定します。材料ライブラリから使用するものを選択してください。該当するものが標準のリストにない場合あるいは物性値を編集したい場合は、どれかひとつを選択してApplyをクリックした後に設定パネルで名前や値を編集できます。
複数の材料を設定する場合は、ひとつのパーツ・ボディに対して設定できるのは一種類の材料のみです。重複しないようにお気をつけください。
詳細は、こちらのページの該当する項目をご確認ください。
Initial Conditions
Transient の場合、時刻0における初期温度を設定します。モデル全体あるいは一部 (Subdomain) に対して初期値を設定できます。全体設定では、テーブル形式でX, Y, Zの軸方向座標に対しての値も設定できます。デフォルトでは初期温度は、293.15 K となっています。
詳細は、こちらのページの該当する項目をご確認ください。
Boundary Conditions
温度と熱荷重の境界条件を設定します。以下の条件を設定できます。
- Fixed value temperature (温度一定)
- Convective heat flux (対流による熱流束)
- Surface heat flux (面積あたりの熱流束)
- Volume heat flux (体積あたりの熱流束)
温度の設定と熱流束の設定を同じ面に適用することはできませんのでご注意ください。
詳細は、こちらのページの該当する項目をご確認ください。
Numerics
計算に使用されるソルバーを選択できます。直接ソルバーや反復ソルバーの種類を選択でき、これによって計算時間や必要なメモリが異なります。その他、ソルバーに応じて詳細な設定が可能です。
詳細は、こちらのページの該当する項目をご確認ください。
Simulation Control
時間ステップや収束計算の設定値、並列計算のプロセッサ数など、シミュレーション計算の設定を行えます。
詳細は、こちらのページの該当する項目をご確認ください。
Result Control
標準で設定されている結果の項目の他に、追加で出力項目を設定できます。デフォルトでは、 Temperature (温度) の分布データが出力されるよう設定されています。以下を追加で設定できます。
- Solution fields (分布データ)
- Heat flux (熱流束)
- Area calculation / Volume calculation (面あるいはボリュームの統計データ)
- Min-max (最大-最小), Average (平均値), Sum (和)
- Point data (ポイントデータ)
- Surface solution で指定できる各値を、指定したポイントについて出力します。ポイントはジオメトリプリミティブで指定します。
詳細は、こちらのページの該当する項目をご確認ください。
Mesh
空間を離散化して有限要素法で計算するためには、細かな要素にメッシュ分割します。構造解析では、 Standard アルゴリズムを使用できます。
メッシュに関する項目の詳細は、こちらのページの該当する項目をご確認ください。
サンプルプロジェクト
Static を用いて計算されたサンプルプロジェクトを紹介します。
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