風負荷解析は、空気の流れと建物、大きな看板その他の構造物に対する負荷をシミュレートするものです。この例には、以下が含まれます。
アプリケーション例
建物周囲の流れ
窓、看板、電光板、庇などに対する風負荷
モデリング戦略
装置を取り囲むボリュームを作成する必要があります。ほとんどのケースで周囲のボリュームは開放された環境です:
- このボリュームを、CAD モデル、または Autodesk® CFD の外部ボリューム ツールで追加します。(このボリュームが構造物の地面と同一平面になるようCADモデルで作成することをお勧めします。)
- 以下の推奨される相対寸法で環境を作成します:
- ジオメトリの簡略により、無関係なフィーチャーを除去してください。シミュレーションに無関係なディテールを除去するには、部品の再構築または簡略化を行います。
これらの項目やその他がAECジオメトリモデリングトピックに紹介されています。
材料
空気領域には空気を適用します。
- 空気の物性値は温度成層化が最小限な強制対流(ファンまたは流速)モデルでは一定です。
- 空気の流れの一部(またはすべて)が自然対流(浮力)による物である場合、 環境 設定を可変にします。これにより空気の物性値が温度に従って変化し、温度勾配による空気の動きが発生します。
ほとんどの外部流れアプリケーションでは浮力の効果は無視できる程度であり、環境設定は
固定にします。この大きな利点は、流れの解析が温度分布に依存しないことです。このことは、伝熱と流れの解析が独立して実行できるということを意味します。これによりシミュレーション時間が短くなり、同じ流れ結果から複数の温度解析を実行できるという柔軟性が生まれるのが利点です。
既定の空気のプロパティは華氏 68 度で設定されています。動作温度が華氏 90 度を超える、または華氏 50 度を下回る場合は、シナリオ環境の温度を適切な値に変更します。これにより、実際の条件に即した空気の密度が使用されます。
AECアプリケーションでよく使われるその他いくつかの材料タイプがあります:
AEC アプリケーションで使用される材料についての詳細
境界条件
風負荷解析の境界条件は簡潔です:
- 空気ボリュームの流入口を定義するには、風速を流速境界条件として適用します。
- 空気ボリュームの流出口を定義するには、 静ゲージ圧 = 0を指定します。
- 空気領域が開放された環境(風洞ではない)をシミュレートするものである場合、領域の上側と側面に スリップ/対称 条件を適用します。(地面には条件を指定しないでください。空気は物理的に地面に沿って流れないためです。)
メッシュ
高品質な解析モデルのための基本的ガイドラインとして、メッシュ分布が流れと温度の勾配を効率的に計算するのに十分であることが挙げられます。流れに循環または大きな勾配がある領域(伴流、渦、分離領域など)では、より細かいメッシュが必要となります。
ほとんどのモデルでは、メッシュ分割に自動サイズを使用します。非常に細かい幾何フィーチャーについては、局所的なメッシュの細分割が必要となる場合があります。メッシュの自動サイズ設定とモデルの準備についての詳細
一部のケースでは、最小細分割長を調整し、細分割がメッシュ数に与える影響を低減する必要があるかもしれません。
急勾配の流れ領域でメッシュの局所的細分割を実施するには
- 幾何ボリュームおよびサーフェスにおけるメッシュ分布を調整します。
- 領域内に適当な幾何フィーチャーが存在しない場合には、メッシュ細分割領域を作成します:
- CADモデルに1つ以上のボリュームを追加します。
- メッシュ作成タスクで細分割領域を作成します。
実行
実行ダイアログの物理現象タブにおいて:
- 流れ = オン
- 伝熱解析の場合:
- 熱伝達 = オン
- 自動強制対流 = On(材料環境設定が可変の場合には選択しません)
実行ダイアログのコントロールタブにおいて:
指定された収束計算数750は、実行される収束計算の最大数です。(ほとんどの機械換気シミュレーションではこれで十分であることが判っています。)Autodesk® CFD は、は、750 回の収束計算の完了または解析の収束のどちらかが先に発生した時点で解析を停止します。熱伝達計算と自動強制対流が有効な場合、Autodesk® CFD は、流れ解析の完了後に温度分布を自動的に計算します。
ソルバーのその他の機能
- サーフェス間の熱放射および太陽熱をシミュレートするには、熱放射(輻射)をオンにします。構成部品温度が非常に高いモデルや覆いのない火モデル(煙の可視性を解析する場合など)は、熱放射(輻射)を使用する良い例です。熱放射(輻射)をオンにするには、物理現象タブの熱放射(輻射)ボックスをチェックします。熱放射(輻射)についての詳細
- 太陽熱(丸一日の解析または定常状態)をシミュレートするには、熱放射(輻射)をオンにし、太陽熱放射(日射)ボタンをクリックします。時間、日付、場所、および太陽熱放射解析を定義します。詳細については、太陽熱放射解析...を参照してください。
- ボックスをオンにすると、「太陽熱放射」ボックスで太陽熱放射のパラメータ(時間、日付、場所、方向)を設定できるようになります。
- 混合のシミュレーション、特に煙解析および科学汚染のスタディを行うには、一般スカラーソルバーをオンにします。(物理現象タブでアドバンストボタンをクリックします。)スカラー混合...についての詳細
- 湿潤空気の結露をシミュレートするには、湿度ソルバーをオンにします。(物理現象タブでアドバンストボタンをクリックします。)湿度についての詳細
- 熱快適性のレベルを計算するには、設定タブの出力結果オプションボタンをクリックし、熱快適性ボックスをチェックします。熱的快適性についての詳細
- 煙の中での可視性を計算するには、設定タブの出力結果オプションボタンをクリックし、熱快適性ボックスをチェックします。煙の可視性についての詳細
結果抽出
その他の一般情報については、結果の可視化向けの様々なツールを用いて、流れや温度に関する結果を抽出してください。