開放境界タブ

設定項目

解説

種類

無限要素 開放領域を解析するための計算手法の一つ。

開放領域を無限要素として表現する方法です。

吸収境界 音波、電磁波などの波の反射の発生しない境界条件。

開放領域へ放射する波動を境界条件で吸収する方法です。

電磁波解析では、そこでのインピーダンスが（透磁率/誘電率）^(1/2)になるように解析しています。

比誘電率=比透磁率=1の場合、インピーダンスは約377Ωになります。

PML（完全整合層） 電磁波を吸収する層。

開放境界条件を設定した外側に、PML（Perfect MatchedLayer)という

領域をつくり電磁波を減衰させる方法です。PMLはメッシュ ボディを四面体または三角形の要素に分割したもの。小さな要素ほど精度が良いが、計算時間が長くなる。生成の時に、

自動的に生成されます。解析領域とPMLは整合が取れるように設定され

ますので、反射が非常に少なくなります。

電磁波過渡解析では使用できません。

吸収境界（低周波）

低周波解析用の吸収境界です。電磁波調和解析のみで使用可能です。

波源から開放境界の位置が波長と比較して近い場合に有効です。

この開放境界条件は、必ず球に設定してください。球以外ではエラーになります。

原点座標

無限要素もしくは吸収境界を用いて開放境界条件を適切に処理する上で、

予想される界の対称点を原点として設定します。

空気領域自動作成がONの場合は入力不要です。（自動設定）

解析空間が2次元、軸対称の場合にはY座標は入力不要です。

吸収境界

の次元

1次

2次よりも精度が悪いですが、境界の形状に制限はありません。

2次

1次よりも精度が良いですが、境界の形状を解析空間が3次元の場合は

球の一部、解析空間が2次元の場合は円の一部にする必要があります。

【電磁波解析時の設定】

開放境界のインピーダンスを設定する

電磁波解析で、吸収境界が選択された時だけに有効な設定です。

□インピーダンスを設定する

にチェックの無い状態が初期状態です。その場合、開放境界条件に平面波のインピーダンスが使われます。

このインピーダンスは、開放境界条件の付けられた材料定数をつかって求められます。

チェックを入れると、開放境界条件にインピーダンス（Z)を指定することが可能です（図）。この場合、境界面上で

Ht =(1/Z) nxEt

を満たすように計算します。ｎは、境界面に垂直で、解析領域から外側を向いた単位ベクトルで、

Et,Htは電界、磁界を境界面に射影したベクトルです。

【音波解析時の設定】

開放境界の半径

音波解析利用時で、吸収境界の次元で、”２次”を選択した時に、入力できます（図）。

初期値は0.0です。指定した半径の球をモデルをくり抜いて作成し、作成した球面上に開放境界を設定します。

ここで指定する半径は、音源などの不連続を完全に含み、また解析領域の中に完全に含まれている必要があります。

この機能の目的を説明します。音波解析の２次吸収境界条件は、１次吸収境界に比べて精度が高いの

ですが、球面上にしか設定できないため、球形以外の解析モデルで利用できない問題があります。その問題

を克服するため、解析領域内部に、Femtetが開放境界計算用の球面を用意し、その内側を通常の解析

方法（有限要素法）で、外側を指向性計算の方法で解く方法を用意しました。

この方法による解析例を音波解析例題９に示しています。参考にしてください。

PML層

の厚み

【電磁波解析の場合】

PML層の厚みを真空中の波長の単位で入力します。

例えばPML_Thicknessを1.0に設定すれば、PML層の厚みは真空中の波長に等しい厚みになります。

【圧電解析の場合】

PML層の厚みを長の単位で入力します。

例えばPML_Thicknessを1.0に設定すれば、PML層の厚みは波長に等しい厚みになります。ここでの

波長は、”波長”の欄に入力した値です。

PML減衰係数

【圧電解析でのみ利用】

初期値は1.0です。PML領域での減衰量に関わる係数です。

PML領域での減衰は、以下の式で表せます。

u = u0 exp[-cβx]

u：変位　　　　　u0：PMLと解析領域の境界における変位量

c：減衰係数　　β：波数[rad/m]

x：解析領域からPML内に入った距離

波長

【圧電解析でのみ利用】

初期値は0.3です。ここで入力された波長を元にPML層の厚みを決めます。０が入力されて

いれば、Femtetが推定した波長を利用します。Femtetは安全な側ということで、長い波長を予想します

ので、必要以上にPML層が厚くなる可能性があります。