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例題２５ 自転と公転を伴う複数インペラの回転流れ
本例題について
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モデル全体における回転流れ（公転）内でさらに４つのインペラが回転（自転）している状態を解析します。
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MRF回転領域の自動作成（固体領域に設定）を使用します。
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インペラごとのMRF回転領域の回転基準を「他回転領域」に設定します。
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Femtetのバージョンや環境により結果が多少ことなります。
解析モデルダウンロード
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プロジェクトファイルをダウンロード（右クリックし、名前を付けてリンク先を保存してください。）
解析空間
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項目 |
条件 |
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解析空間 |
2次元 |
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モデル単位 |
mm |
解析条件
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項目 |
タブ |
条件 |
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ソルバの選択 |
流体解析[Bernoulli] |
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解析の種類 |
流体解析 |
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流れの種類 |
流体解析 |
内部流れにチェック |
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回転を考慮した解析(MRF) |
流体解析 |
回転を考慮した解析(MRF)にチェックを入れる |
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メッシュ設定 |
メッシュ |
標準メッシュサイズ:3[mm] |
回転を考慮した解析(MRF)の設定
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回転領域 |
設定方法 |
回転中心座標[m] |
回転軸ベクトル |
角速度[deg/s] |
時間依存性 |
参照基準 |
| all | 流体領域(Fluid) | (0,0,0) | (0,1,0) | -6 | なし | Absolute |
| left | モデル①：固体領域(Solid)
モデル②：流体領域(Fluid) |
(-0.005,0,0) | (0,1,0) | 30 | なし | all |
| btm | モデル①：固体領域(Solid)
モデル②：流体領域(Fluid) |
(0.0.-0.005) | (0,1,0) | 30 | なし | all |
| right | モデル①：固体領域(Solid)
モデル②：流体領域(Fluid) |
(0.005,0,0) | (0,1,0) | 30 | なし | all |
| top | モデル①：固体領域(Solid)
モデル②：流体領域(Fluid) |
(0,0,0.005) | (0,1,0) | 30 | なし | all |
モデル図
公転流体流れを表す流体ボディの円を半径で作成します。さらに、４つのインペラを(5,0),(0,5),(-5,0),(0,-5)に設置します。
インペラ周りの回転領域ボディは、解析条件＞回転を考慮した解析(MRF)＞回転領域の設定で「固体領域に設定」とすることで自動で作成されます。（モデル①：回転領域を固体領域に設定）
手動で円として回転領域を作成して設定することもできます。（モデル②：回転領域を流体領域に設定）
ボディ属性および材料の設定
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ボディ No./ボディタイプ |
ボディ属性名 |
材料名 |
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0/Fluid |
all |
100_水※ |
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1/Solid |
top |
104_ステンレス鋼※ |
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2/Solid |
right |
104_ステンレス鋼※ |
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3/Solid |
left |
104_ステンレス鋼※ |
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4/Solid |
btm |
104_ステンレス鋼※ |
※水、ステンレス鋼は材料データベースを利用
境界条件
デフォルトから変更なし
解析結果
・モデル①：回転領域を固体領域に設定（自動作成）
インペラボディにメッシュサイズを指定していないため、自動でメッシュサイズが計算され、回転領域とインペラボディが細かくなっています。
回転領域のメッシュサイズを指定する場合、インペラボディにメッシュサイズを指定する必要があります。
詳しくは「解析条件の設定/流体解析/回転を考慮した解析(MRF)」、「テクニカルノート/回転を考慮した解析(MRF)」を参照ください。
流速分布ベクトル図を表示します。ベクトル方向を見ると、インペラは自転しながらもより大きな回転速度で公転していることがわかります。
・モデル②：回転領域を流体領域に設定（手動設定）
各インペラの回転領域(top,btm.right,left)にメッシュサイズ0.25を適用することで、回転領域のメッシュサイズを細かくしています。
このとき、同時にインペラボディにも同じメッシュサイズを与えないとインペラ付近で計算が不安定になるため、インペラボディにもメッシュサイズ0.25を与えています。
このモデルで手動作成した回転領域は、自動作成したものより小さいサイズで作成しています。
流速分布ベクトル図を表示します。回転領域サイズ、回転領域のメッシュサイズが異なるため、最大値の数値が固体領域モデルとわずかに異なります。
