Ansys AIM で複雑な流体 - 構造連成シミュレーションを簡単に

Application Brief

2017年9月

パイプ接続、流量計、航空機翼、タービン翼およびその他多くの部品およびアセンブリの設計は、流体流れと、流体流れによって変形する構造体が双方向に相互作用するため複雑です。（1）流れによって生成される力を構造モデルに適用し、（2）構造モデルの変形を流体モデルに何度も適用することが困難であることから、これまでは多くの場合解析選任者が流体- 構造連成（FSI：Fluid-Structure Interaction）シミュレーションを実行する必要がありました。AnsysAIMでは、設計エンジニアが簡単にFSIシミュレーションを実行できます。また、その他の連成マルチフィジックス解析を設定および解析することが可能です。この解析事例では、設計エンジニアがバタフライバルブのFSIシミュレーションを行う際、AIMがどのように役立つのかを説明します。

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課題

バタフライバルブの流量および圧力低下には薄いバルブプレートの動的応答が大きな影響を与えます。バルブ全体における大きな圧力低下によりバルブを変形させる力が生じると、弁開度が大きくなることで流量が増加し圧力低下を減少させます。圧力低下の削減によりバルブプレートへの力が減少します。設計エンジニアはしばしばバルブに対して流量、圧力低下などの結果を求めるために流体流れのみのシミュレーションを実行しますが、そもそもバルブプレートが剛体であると仮定しているため非常に不正確になります。

高度なソリューション戦略およびツールが流体解析および構造解析の両方に対して確立されていますが、これらのツールを双方向に統合することは非常に困難です。ほとんどのシミュレーションツールベンダーでは構造解析ソフトウェアまたは流体解析ソフトウェアのいずれかを提供しており、両方は提供していません。双方向に連携できるように設計されていない2つのツールを統合するには、通常スクリプトを記述して1つのツールからもう一方にデータを移動する必要があり、高度な専門知識と時間が必要になります。Ansysは流体解析ツールと構造解析ツールをAnsysWorkbench環境に統合することによりこの作業を大幅に単純化しますが、この場合にも2つの高度なソフトウェアツールの学習が必要になります。

Ansys SpaceClaim を使用したバルブ位置の修正