解析講座はじめてみよう!流体解析(実践編)
〜誤差との上手なつき合い方(3)メッシュによる誤差について〜

目次

まとめ

今回はレイヤーメッシュの有無による流れ場の違いを確認することを目的として、メッシュ形状を変更して解析を行いました。その結果、以下のことが確認できました。

  1. レイヤーメッシュの有無によって管壁面付近を中心に流れに違いがみられた。特に管曲部の剥離については剥離位置や逆流の発生などに違いがみられた。
  2. 圧力分布は全体の傾向に大きな違いはみられなかったが、最大圧力・最小圧力・圧力損失にはメッシュ形状の違いによる差異がみられた。
  3. メッシュ数はレイヤーメッシュありの方が2倍程度多くなったが、計算時間はほとんどかわらなかった。これはレイヤーメッシュによって管壁面近傍の物理量の変化を精度良く捉えることができ、収束性がよくなったためと考えられる。

レイヤーメッシュの有無によるメリットとデメリット

今回の目的はレイヤーメッシュの有無による解析結果の違いを確認することでした。表3にメッシュ形状の違いによるメリットとデメリットを示します。レイヤーメッシュを作成することでメッシュ数は増加しますが、収束性はよくなるため計算時間は減少する場合があるなど、メッシュ数増加が大きなデメリットとはなりません。

またレイヤーメッシュを作成することで物理量の変化の大きい壁近傍の流れを精度良く解析することができますし、特に今回のように剥離を伴うような流れ場の解析ではレイヤーメッシュの有無で剥離位置が変わってしまうなど解析結果に大きく影響します。
そのため流体解析を行う際にはレイヤーメッシュを作成し、精度の良い解析を行って下さい!

表3 レイヤーメッシュの有無によるメリット・デメリット

おわりに

いかがでしたか?メッシュが原因となる誤差にも、いくつか種類があることがお分かりいただけたかと思います。メッシュの違いは解析結果に大きく影響しますので、目的に応じて上手にメッシュ作成を行ってください。
第4回は、モデル化による誤差について解説します。どうぞご期待ください。

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