熱流体解析タブ

設定項目

解説

解析の種類

定常解析 熱伝導解析などで、定常状態に到達して時間変化のない状態の解析。それ以前の、時間変化のある状態を過渡解析という。

定常状態(時間に依存しない状態)の解析

定常解析/熱過渡解析

流体解析を定常解析で行い、その流れを使用して、熱伝導解析の過渡解析 時間的にフィールド分布が変化している解析。を行います。

（浮力考慮なし、粘度温度依存性なし、環境値に応じた材料定数を用いた解析をしない場合のみ使用できます）

過渡解析

過渡状態(時間と共に変化する状態)の解析

オプション

解説

層流/乱流

層流を仮定して計算するか、乱流を仮定して計算するかを選択することができます。

流れの種類

内部流れか外部流れを選択することができます。

以下の二つの効果があります。

・外部境界条件 境界には、ボディに挟まれた内部境界と、表面にある外部境界があるが、外部境界に与えられた境界条件が自動で切り替わります。

（自動切替を解除したい場合、外部境界条件の「流体タブ(熱流体タブ)」で解除することができます。外部境界条件の設定方法は「外部境界条件」を参照してください。）

外部境界の種類に関する説明は、テクニカルノート「流体解析の境界条件」に記載しています。

・流体自動作成時の動作が内部流れか外部流れどちらを選択するかによって変わります（「流体自動作成」のチェックが入っている場合）。

内部流れ指定時には固体領域の内部に流体領域が作成されます。

外部流れ指定時には固体領域の外部に流体領域が作成されます。

自然対流 温度差によって生じる空気の流れを計算したい場合、浮力を考慮する(自然対流)をチェックします。

強制流入や強制流出がない場合にはこのオプションを使用する必要があります。
また、密閉領域が存在する場合で内部の対流を考慮したい場合もこのオプションを使用する必要があります。

このオプションを使用しない場合、密閉領域では対流が生じることはありません。（熱移動は熱伝導 固体中の熱の移動のみを考慮します）

「流体自動作成」のチェックをONにしたとき、流体部のモデルを自動的に作成することができます。内部流れ/外部流れの設定に応じて流体部のモデルを自動的に作成します。

ボタンを押すと「流体領域自動作成」ダイアログが現れます。流体の種類、形状等の詳細を設定することができます。

初期値/リスタート

前回の解析結果を使用するをチェックした場合、
前回の結果（未収束結果や中断時の結果）を初期値として解析することができます。

他の解析結果を使用する(結果インポート)をチェックした場合、解析済みの解析モデル、もしくは解析結果ファイルを読み込んでそれを初期値として計算することができます。

読み込む解析モデル、解析結果ファイルは「結果インポートタブ」で指定します。

リスタートの詳細設定ボタンを押すと、リスタートの詳細設定ダイアログが表示されます。

準定常状態を計算するをチェックした場合、リスタート時に有限の時間ステップを使用した解析に切り替えます。
非定常な振動により定常解が存在せず、収束しない解析の場合に有効です。
振動中のある瞬間の状態を結果として出力します。

時刻を引き継いで解析するをチェックした場合、前回の解析結果もしくは他の解析結果の時刻を引き継いで解析を行います。

例えば、前回の解析結果が10sまでの結果だった場合、チェックありの場合は、前回の10sまでの結果を残したまま、解析を続行します。
（「過渡解析タブ」で前回の続きをチェックした場合に相当します）
流体解析が過渡解析でチェックなしの場合は、前回の10sまでの結果は削除し、10sの結果を初期値として解析を開始します。

流体解析が定常解析で、熱伝導解析もしくは拡散解析が過渡解析の場合は、前回の結果をすべて削除し、0sからの解析を行います。

前回と異なる解析条件設定で解析することもできます。

ここでの設定は、「過渡解析タブ」の「前回の続き」、「結果インポートタブ」のインポートの種類の設定と連動しています。

輻射 電磁波による熱の移動。Femtetでは表面間輻射、もしくは環境輻射として設定するの設定

輻射の設定をまとめて行うことができます。

・外部境界条件の設定

・輻射率デフォルト値

・各ボディ モデルを形成するもの。Femtetで作成したモデルは「ボディ」の集まり。属性の輻射率

・各境界条件の輻射率

このボタンを押すと、「輻射の設定」ダイアログが現れます。

拡散解析

拡散解析のチェックボックスをONにすると、拡散解析を行うことができます。

詳細はテクニカルノート「拡散解析」を参照してください。

このボタンを押すと「拡散解析の設定」ダイアログが現れます。

自由表面解析(VOF法

自由表面解析(VOF法)のチェックボックスをONにすると、自由表面解析(VOF法)を行うことができます。

詳細はテクニカルノート「自由表面解析(VOF法)」を参照してください。

このボタンを押すと「混相流の設定」ダイアログが現れます。

回転を考慮した解析(MRF)

回転を考慮した解析(MRF)のチェックボックスをONにすると、回転を考慮した解析(MRF)を行うことができます。

詳細は「テクニカルノート/回転を考慮した解析(MRF)」を参照してください。

このボタンを押すと、「回転を考慮した解析(MRF)」ダイアログが現れます。

コントロールボリュームタイプ：節点中心ソルバ 解析の種類に応じて、電磁界や応力を計算するソフトでは使用できません。

自由表面解析(VOF法)との併用はできません。

軸対称解析では使用できません。

積層メッシュ 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。設定

壁表面の積層メッシュ設定の全体設定を行います。
境界条件毎の設定を行わない場合、こちらの設定が反映されます。

このボタンを押すと、「積層メッシュ設定」ダイアログが現れます。

環境設定

環境設定タブを参照下さい。

熱流体解析の場合、環境設定タブの中で環境温度を設定します。

環境温度は以下のように使用されます。

・浮力の基準温度

浮力は環境温度との温度差を使用して計算されます。

・「流体タブ(熱流体タブ)」境界条件 力、温度、電圧など、ボディの境界(トポロジ)に与える条件の流入温度、壁面温度、環境温度として使用可

・「熱タブ」境界条件の環境温度、輻射環境温度として使用可

・境界条件で輻射の設定を個別設定しない場合、輻射環境温度はここで設定した環境温度が適用されます。

・過渡解析の初期温度として使用可

・結果フィールド 電場解析における電界、熱解析における温度、応力解析における変位のように解析モデル空間において分布を持つ物理量「熱流束 単位時間に単位面積を流れる熱エネルギーの量」

熱流束は熱伝導による熱流束と移流による熱流束の足し合わせとなります。

移流による熱流束は流速 x 密度 x エンタルピーで計算されます。
エンタルピーの基準温度として環境温度を使用します。

・結果フィールド「対流の熱伝達係数」

結果フィールド「対流の熱伝達係数」は　壁面熱流束 / (壁面温度 - 環境温度) で計算されます。

・結果テーブル「熱収支」「熱流量」の移流成分

また、移流による熱流量は、流速 x 密度 x エンタルピーで計算されます。

エンタルピーの基準温度として環境温度を使用します。

このボタンを押すと、「環境設定」ダイアログが現れます。

詳細設定

精度、収束性に関するパラメータ等の設定を行います。

このボタンを押すと、「流体解析詳細設定」ダイアログが現れます。

連成状態

現在の解析条件設定が一方向連成か双方向連成かを表示しています。

密度の温度依存性（浮力）、粘度の温度依存性、非ニュートン流体、環境値に応じた材料定数を考慮する場合、熱⇒流体、流体⇒熱の双方向連成となります。
熱伝導解析の反復計算回数が多くなるため、計算負荷は大きくなります。

＜１方向連成 流体⇒熱＞

流体解析で流れの状態を計算してから、熱伝導解析を行います。

＜双方向連成 流体⇔熱＞

流体解析と熱伝導解析を交互に計算して同時進行で解析を行います。