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CFD(数値流体力学)入門

2017.5.19 ニュース

「CFDという言葉をよく耳にするけどよく分からない」という方のために、今回のBIMログではCFDについてご説明します。CFDとは何か、CFDソフトの特徴について、簡潔に理解できるよう説明しましたのでご確認ください。

CFDとは

CFDとは、Computational Fluid Dynamic(数値流体力学)の略称です。熱流体解析では、コンピューターシミュレーションを用いて流体に関する運動方程式を解き、空気の流れや温度の分布状況の可視化を行います。CFDソフトの特徴を知り、建物の設計に役立てましょう。


屋外風環境評価


工場温熱環境改善


電子機器熱設計


自然通風解析


データセンター熱対策


部品放熱性能評価

CFDソフトの特徴

解析領域

流体解析の計算対象は解析領域の内部で形状のない部分です。通常、領域を区切っただけでは、内外の流体のやりとりはありません。解析領域の内部は気流の条件などは与えた条件についてのみ反応するので、仮想的な実験空間といえます。

<解析領域のポイント>

  • 解析領域の中だけで計算をする。
  • 解析境界面は全て熱・気流を通さない。
  • 解析領域=仮想的な実験空間。

メッシュ分割

メッシュ分割は、形状データを解析用に認識できるようにする作業です。形状再現性に高いソフト、低いソフトというのがあります。違いとしては、メッシュをどのような形で作成するのかで決まってきます。障害物などの形状をメッシュに置き換えることを「離散化」ということもあります。

<メッシュ分割の注意点>

  • 最低限正しく解析するために:オブジェクトが正しく認識できているか?
  • 計算を安定させるために:メッシュの品質は?
  • より高精度な結果を得るために:変化の大きい場所にメッシュが入っているか?


解析領域を細かい要素(直方体)に分割することをメッシュ分割という


モデル形状


計算に使用される形状

空間を分割して計算する(離散化)

メッシュ分割と解析結果(解析結果の補間)

解析結果は解析領域を対象に結果を算出します。結果は1メッシュ(1要素)ごとに一つの解析結果を持ちます。しかし、温度などの結果を空間内で滑らかな変化があるよう可視化する機能として「補間」という機能があります。補間をして解析結果を可視化すると、現実に近い分布を再現できます。


結果表示 補間あり


結果表示 補間なし

一つの要素で一つの解析結果

今回はCFDの基礎知識についてご説明しました。CFDの解析事例については、連載記事もありますので次のリンクよりご確認ください。

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