概要
CADデータの作り方・性質はモデルデータごとに異なるため、シミュレーション実施のために行うCADデータのクリーンアップ（簡略化）は、成功を保証する「黄金律」はありません。しかし、いくつかの重要なルールやコツはあります。この記事では、流体シミュレーションで用いるCADモデルに必要な一般的なルールや基準、CADモデルの不具合を見つける方法のベストプラクティスについて説明します。
この記事では、シミュレーション用のCADを準備するために必要なすべての概要を説明します。
アプローチ
どのような流体シミュレーションにおいても重要な2つのルールがあります。
- モデル形状は密閉されていなければいけません：流入口と流出口以外に穴があってはなりません。
- CADデータはソリッドパーツのみであること：シェルやシートエンティティがあってはなりません。次の図は、シェルエンティティで作成されたモデルがアップロードされた場合のジオメトリツリーを示しています。
SimScaleはCADに不具合のある領域をハイライトします。例を下図に示します。
一般的に、 交差する部品 (これはCHTシミュレーションでは重要です)、 ゆがんだサーフェス、小さすぎるエンティティは避けるべきです。
期待されるCADモデル
最終結果は、ソリッドのみで構成されたCADモデルであるべきです。ソリッドボディは少ないほど良いので、できるだけ多くのパーツをマージしてください。
ベストプラクティス
ヒント1: すべてをマージ
複数のパーツがあり、それらが接触/交差することになっている場合は、それらをマージするようにしてください。CADツールは通常、マージに失敗した領域を強調表示します。これらの領域が問題を引き起こしている可能性が高いです。
一般的には、できる限りマージしてください。これでシミュレーションが簡単になります。
ヒント2: シェル・シートをソリッドに変換
隙間を埋めてみてください。ほとんどの場合、CADデータでシェル・シートであってもソリッドと同じように表示されますが、ソリッドに変換してみると塞ぐ必要のある穴が散見されます。
以下のリストは、最も一般的に使用されているCADツールのいくつかで「サーフェスをソリッドに」変換する方法の基本的なワークフローです。特定の機能については正確でない場合があります。
- SpaceClaim: サーフェスをステッチしてソリッド部品に変換します。
- Onshape: サーフェスに "thickness"を追加し、マージします。
- SolidWorks: このビデオをご覧ください。
- CATIA: こちらのビデオをご覧ください。
- Autodesk Inventor: このビデオをご覧ください。
ヒント3: モデル精度に注意
モデル精度は、インポートされたジオメトリのCADカーネルから直接取得されます。コンピュータは完璧ではないので、頂点とエッジにはそれぞれ仮想的なバブルと交差があります。同じバブル内にある2つのコンポーネントはマージされ、1つのコンポーネントとして表示されます。これにより、数値が完全に等しくなくても、すべてのモデルが閉じて接していることが保証されます。
モデル精度の情報は、閉じた3Dジオメトリを保証するのに役立ちますが、問題も生じます。メッシュはモデル精度を超えて精緻化することはできず、安全係数10が自動的に含まれます。モデル精度を超えてメッシュを精緻化しようとすると、以下のエラーがメッシングログに表示されます:
メッシュ生成ログにこの問題が表示される場合、SimScaleプラットフォームにインポートする際にCADデータを改善することができます。
CADのアップロードする際に 「Improve data on import」 がアクティブになると、モデルの形状などを変更することなく、各頂点の周りの最小のバブルを意味する許容誤差を可能な限り小さくします。これにより、より細かいメッシュを作成することが可能になり、多くの場合、良い結果が得られます。しかし、非常に複雑なモデルでこのオプションを使用すると、CADのアップロードにかなりの時間がかかることがあります。そのため、ジオメトリの処理やメッシュ作成で問題に直面した場合は、オフにすることも選択肢としてください。
この機能はCADアップロード時にデフォルトとして有効になっているため、モデル精度に関する問題の大部分はすでに自動的に解決されているはずです。それでも解決しない場合、CADツールによっては解決策を提供しているものもあります。CADツールの最適化機能を確認してください。多くのCADツールには、モデル精度を最適化する「エッジの最適化」または同様の機能があります。
上記の方法で解決できない場合は、SimScaleのCADモード またはご使用のCADソフトウェアで形状を変更するしかありません。