機器の設計段階では、システムがさまざまな条件下でどのように動作するかを理解したいと考えることがよくあります。SimScaleのパラメトリックスタディ機能を使用すると、さまざまな条件で複数のシミュレーションを自動的に実行し、設計を効率的に最適化できます。

パラメトリックスタディの概要

設計プロセスでは、異なる条件下でシステムがどのような性能を発揮するかに関心を持つことがあります。パラメトリックスタディを使用すると、ユーザーは複数のコンフィギュレーションを並列に素早くセットアップして実行し、結果を比較することができるため、計算時間を大幅に短縮することができます。

パラメトリック機能が利用可能な場合、セットアップウィンドウに以下のアイコンが表示されます:

上の例では、ユーザは1つの流入口に対して、いくつかの質量流量を定義したいとします。パラメトリックアイコンをクリックすると表が表示され、シミュレーションフェーズで解析する流量を定義します:

上記の設定により、ユーザーがシミュレーションを開始すると、SimScaleは表形式定義を走査し、対象の各構成に対して1回の実行のクリックで計算が開始されます。

重要

現在のところ、SimScaleプラットフォームはシミュレーション設定に対して1つのパラメトリック定義をサポートしています。例えば、Velocity inlet (速度流入)とPressure outlet (圧力流出)の両方のパラメトリック定義を同時に行うことはできません。

現在サポートされているパラメータ

パラメトリック設定は以下の設定で使用できます:

Velocity inlet (速度流入): Volumetric flow rate (体積流量)またはMass flow rate (質量流量)
Velocity inlet (速度流入): Fixed value (速度の固定値)
Rotating zone (回転領域): Rotational velocity (回転速度)
Inlet conditions (入口条件(流速、圧力など)): Fixed temperature value (温度固定値)
Natural convection inlet-outlet (自然対流流出入): Ambient temperature (周囲温度)
Velocity outlet (速度流出): Volumetric flow rate (体積流量)またはMass flow rate (質量流量)
Velocity outlet (速度流出): Fixed value (流速の固定値)
Pressure inlet (圧力流入): Fixed pressure (固定圧力)または Total pressure (全圧)
Pressure outlet (圧力流出): Gauge pressure (ゲージ圧)または Mean pressure (平均圧)
Power sources (熱源): Absolute power sources (絶対熱源の値)または Specific power sources (特定の熱源の値)
Momentum sources (動力源): Average velocity (平均速度)
Centrifugal force (遠心力): Rotational velocity (回転速度)

コールドプレートは、熱源から冷却液への熱伝達を目的とした電子機器冷却機器でよく使用されます。この例では、コールドプレートの設計を、異なる質量流量でテストします。

目的は、トランジスタの温度がどのように変化するかを確認し、最もコスト効率の高い構成を決定することです。セットアップでは、0.2 から 2\(kg/s\) までの 5 種類の流量で冷却流体を定義します:

パラメトリックスタディが開始されると、各流量のシミュレーションが並行して実行されます。各シミュレーションの結果は、 Experiment タブを開くと見ることができます:

Result control が定義されている場合、すべてのシミュレーションの結果が1つのプロットにまとめられます。例えば、水の質量流量に基づいてトランジスタの温度がどのように変化するかを確認することができます:

上の画像では、水の流量を増やすとトランジスタの温度がどの程度変化するかを簡単に見ることができ、ユーザーは最も効率的な構成を選択することができます。

シミュレーションのセットアップと結果の比較が改善されたSimScaleのパラメトリックスタディは、多くの機器の設計プロセスにおいて強力なツールとなります。