FSI 解析(流体-構造連成解析)水冷ジャケット付き真空チャンバーの解析事例

  • 真空領域を考慮した伝熱解析モデルに対して、水冷/空冷の効果を加味したい。
  • 流体解析と伝熱解析を連成させたい(伝熱-熱流体双方向連成解析)
  • 複雑な形状をした構造物や真空領域を伝熱解析で解き、流動を考慮したい領域のみを熱流体解析で解きたい

ANSYSのもつ連成解析機能を用いた水冷ジャケット付き真空チャンバーの解析事例です。

伝熱-熱流体双方向解析機能を用いることで、伝熱解析/熱流体解析の特徴を生かした解析を行うことができます。

こちらの事例では

  • 伝熱解析:発熱体/真空領域(空間はモデル化せずに面-面輻射を定義)/水冷ジャケット(構造領域)
  • 熱流体解析:水冷管内部の冷却水
と別々にモデル化を行い、それぞれの領域の境界部分を連成解析機能を用いて関連付けを行っています。

もし個々の解析手法でモデル化するのであれば、熱伝達境界条件を使用した伝熱解析を実施したり、真空領域を熱伝導率が低い領域としてモデル化した熱流体解析でもある程度の対応は可能ですが、より厳密に、且つ解析コストを下げて解析を実施可能な手法として連成解析技術を用いる方法もあります。

なお今回の解析では、ANSYS Fluent-ANSYS Mechanical双方向連成解析を実施しておりますが、ANSYS CFD-FloやCFXといった流体解析ソフトでも同等な解析が可能です。

解析モデル

解析結果


構造物の温度分布

冷却水の温度分布


冷却水の流れ

解析種類

対応プロダクト

以下のライセンスを使用

※別途、ANSYS Mechanicalのライセンスが必要です。流体/構造の個々の解析内容によっては必要なライセンスが変わってまいりますので、詳細についてはお問い合わせください。

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