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圧縮性(圧縮、非圧縮)

流体の圧縮や膨張による密度変化が小さく、その影響を無視できる場合には、非圧縮性流体として流れの計算を大幅に簡略化し計算することができます。超音速流れや体積の圧縮・膨張が大きい場合は、実現象と同じく密度変化を考慮した圧縮性流体として取り扱います。

圧縮性流体の扱いは圧力ベースの計算手法の他に、
高マッハ数でも安定して計算することができる密度べースの計算手法も用意されています。

圧縮性解析

衝撃波管問題

衝撃波管は、高圧と低圧の気体が、薄い膜によって分けられています。この膜が破れると、低圧側に衝撃波(一番右側の波)、高圧側に膨張波(左側の波)、中央に接触波(中央の波)の3つの波が発生します。この3つの波の速度を求める問題を衝撃波管問題と呼びます。

衝撃波、接触波は厚さが薄いのに対し、膨張波の厚さは時間とともに大きくなります。また衝撃波と膨張波は密度・圧力の両方の変動を伴う一方で接触波は密度変動のみを伴い、波の前後で圧力は同じになるという特徴があります。圧縮性解析によりこのような特徴を捉えることが出来ています。

水素タンク充填解析

密閉されたタンク容積内に水素をできるだけたくさん積む為に、密度の低い水素を圧縮して詰め込みます。充填が進むと水素の密度が高くなり、タンク内が高圧となる様子が確認できます。このように出口のない流れ場は非圧縮性流体では解析できませんが、圧縮性解析であれば可能です。

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