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3.流体解析｜XFEM操作マニュアル
XFEM-流体解析
流体解析概要
支配方程式
XFEMではポテンシャル流れを扱います。ポテンシャル流れは非圧縮性、非粘性を仮定した流体の流れであり、その流速分布がスカラー関数である速度ポテンシャル(Velocity Potential)φ=φ(x,y)の勾配で表されます。
ここで、φ：速度ポテンシャル、u：x方向速度、v：y方向速度
流速分布は非圧縮の連続の条件を満足する必要があります。
これらより次の速度ポテンシャルに関する偏微分方程式を得られます。
XFEMでは上式を与えられた境界条件の元で有限要素法により解いています。
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境界条件
XFEM-流体解析では以下の境界条件を利用できます。
| 境界条件 | シンボル |
| 境界の速度ポテンシャル | VP |
| 境界の法線方向流速(外向きが+) | V |
壁面の条件である法線方向流速0は、特に設定しなくても問題ないです。
解析モデルに流れを与えるには次の方法があります。
- 方法1) 流れの入り口、出口に適当な速度ポテンシャル値を与える。
- 方法2) 流れの入り口又は出口に流速を与え、もう一方に速度ポテンシャルを与える。
入り口及び出口の両方に流速を与える条件は計算上可能ですが、連続の条件が崩れる可能性があるのでお勧めできません。
→操作法
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要素特性
要素特性は媒質の密度を与えます。これは圧力を計算するために必要です。
圧力P=1/2*ρ*v^2
ここで、ρ：密度、v：絶対速度
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結果の参照
計算結果の参照
計算後、参照できる値は次の4つです。
- 速度ポテンシャル
- 圧力
- 速度(絶対値)
- 速度ベクトル
圧力は動的圧力で1/2*ρ*v^2により計算します。
設定
XFEM流体解析 / 結果表示 / 設定
で結果表示に関する設定が行なえます。
・速度ベクトルを表示
デフォルトで速度ベクトルを表示にチェックがついています。これはすべての結果参照時に速度ベクトル図を重ね書きするものです。必要ない場合はチェックを外してください。チェックを外しても結果で速度ベクトルを選んだ場合はベクトルが表示されます。
・ベクトル倍率
速度ベクトルの長さを調整します。デフォルトで調整された値が入力されていますが、長くしたい場合はこれより大きい値を、短くしたい場合はこれより小さい値を入力して調整してください。
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