コラム | 科学技術計算ツール

流体解析の2次元と3次元の違い

2次元流体解析と3次元流体解析の違いについて説明します。物体を過ぎる流れや容器への流入で、2次元・3次元でどのような違いがあるか解説します。そのうえで、2次元流体解析の使いどころについて述べています。

プログラミング言語には、C++やPython、VBAなど様々なものがあります。ここでは、C++、Python、Excel VBAの3言語で、計算速度の比較を行ってみます。

PythonのオープンソースライブラリPlatypusで多目的最適化を行います。直円管の出口温度と圧力損失を目的関数として最適化を行います。

熱交換器解析の理論解とCATTHMによる計算結果を比較します。理論解と比較し、温度分布をよく捉えることができています。流体抵抗網法と熱回路網法との連成計算の事例です。

１次元定常熱伝導解析の理論解とCATTHMによる計算結果を比較します。理論解と比較し、温度分布をよく捉えることができています。また、熱回路網法の定式化の熱流量保存についても説明しています。

１次元非定常熱伝導解析の理論解とCATTHMによる計算結果を比較します。CATTHMは熱回路網法を用いた熱解析ツールです。理論解と比較し、温度分布をよく捉えることができています。

テスラバルブの流体解析を行った結果を示します。テスラバルブは可動部品を持たない流体制御バルブとして使われます。このページでは、CATCFDzeroを使った流体シミュレーションでテスラバルブを解説しています。

コアンダ効果について流体解析を行い、流れ場の詳細を確認してみます。コアンダ効果は「種々の条件下で流れが壁に付着する現象」の一般的な名称です。より一般的には凸型の曲面上を壁面に沿って流れることをいいます。流線曲率の定理も合わせて説明しています。

ベルヌーイの定理の誤った解釈を流体解析を使って検証します。霧吹きや紙が引き寄せられるなど身近な流体現象の説明にベルヌーイの定理が使われています。この説明は誤解であるという文献の指摘を踏まえ、CATCFDzeroを用いた流体解析で検証を行います。

大気が不安定とはどのような状態かについて解説します。流体力学的な説明を交え、断熱減率や雲の形成、線状降水帯についてお話します。また、CATCFDzeroによる熱対流のシミュレーションもご紹介します。