PowerPoint Presentation

Size: px

Start display at page:

Download "PowerPoint Presentation"

きのこいさやま
7 years ago
Views:

1 Autodesk Simulation Mechanical/CFD におけるメッシュテクニカルトピックスオートデスクコンサルタント冠者実 Join us on Twitter: #AU2013

2 アジェンダ Autodesk Simulation Mechanical メッシュトピックスサーフェスが重複しているケース Simulation Mechanical で修正する方法 Fusion で修正する方法アセンブリでモデルが意図した状態になっていないケースアセンブリ部品が干渉していたり接触していないケース面が複雑で面のオーバラップやブレンド面がうまくメッシュが切れないケース面がオーバラップしているケース面が複雑でブレンド面がうまくメッシュが切れないケース APPENDIX Autodesk Simulation CFD メッシュトピックス

3 Autodesk Simulation Mechanical メッシュトピックス

4 サーフェスが重複しているケース

5 サーフェスが重複しているケースなんらかの要因でサーフェスが重複しているケース Simulation Mechanical で修正する方法 Fusion で修正する方法

7 サーフェスが重複しているケースのサマリー Simulation Mechanical での修正メッシュ作成後の問題タブでどこに問題があるかを確認

8 サーフェスが重複しているケースのサマリー面の隙間なのかそうではないかを確認重複の可能性を確認するには部品の表面ツリーで問題で指摘された面を非表示にするなどして確認複数の重複も考えられるのでその場合は非表示の作業を続ける

9 サーフェスが重複しているケースのサマリー重複をなくすには CAD メッシュオプションでメッシュ作成のために抑制を選択するメッシュ作成

10 サーフェスが重複しているケースのサマリー Fusion での修正サーフェスオペレーションでソリッドをステッチ解除コマンドでサーフェスの集合体にする問題の面を削除する ( 複数ある場合は複数削除 ) ポップアップの絵挿入

11 サーフェスが重複しているケースのサマリー全ての面を選択して再度ステッチする Simulation Mechanical を起動メッシュが問題なく作成

12 アセンブリでモデルが意図した状態になっていないケース

13 アセンブリでモデルが意図した状態になっていないケースアセンブリ部品が干渉していたり接触していないケース Simulation Mechanical でどこが接触しているか確認メッシュ作成後意図した状況で無い場合 Fusion で干渉部を見つけて修正したり隙間を修正する方法

15 アセンブリでモデルが意図した状態になっていないケース Simulation Mechanical で接触を確認する方法接触を自動作成した場合全ての接触を選択して選択表示することで現状の接触部を確認できる

16 アセンブリでモデルが意図した状態になっていないケース作成タブレイヤコントロールで層 15 が接触部で層 14 がエッジ層 1 がモデルなので層 15 を表示して確認することもできるその場合表示はメッシュで確認

17 アセンブリでモデルが意図した状態になっていないケース Fusion での修正隙間がある場合は面を選択し押す / 引くコマンドで伸ばす先の面を選択することで隙間はなくなる

18 アセンブリでモデルが意図した状態になっていないケース干渉部を確認するには部品を 2 つ選択し管理パネル / 干渉コマンドで確認

19 アセンブリでモデルが意図した状態になっていないケース干渉部をなくすにはモデリングパネルでソリッドを選択しソリッドパネルでブーリアン演算を選択しターゲット部品とツール部品を選択しオプションで切り取りを選択ツールを維持で OK を押す

20 面が複雑で面のオーバラップやブレンド面がうまくメッシュが切れないケース

21 面が複雑で面のオーバラップやブレンド面がうまくメッシュが切れないケース面がオーバラップしているケース Simulation MechanicalでCAD 形状を手修正してメッシュ作成 Fusionでオーバラップしている形状を修正するケース面が複雑でブレンド面がうまくメッシュが切れないケース必要に応じてブレンド面を Fusion で削除

23 面がオーバラップしているケース Simulation MechanicalでCAD 形状を手修正してメッシュを作成する方法問題の面を確認必要に応じて不必要な面のメッシュを抑制抑制後再メッシュ生成

24 面がオーバラップしているケース問題の面の周辺をだけをメッシュ表示作成タブ / 修正パネル / ポイント移動で表面メッシュの頂点 ( 節点でない ) を移動

25 面がオーバラップしているケース表面番号を面を選択し問合せで確認確認された表面番号に作成タブ / 作成 / ラインでラインを追加して表面メッシュを手修正

26 面がオーバラップしているケース表面メッシュからソリッドメッシュを作成するコマンドソリッドメッシュ作成を実行してソリッドメッシュを作成

27 面がオーバラップしているケース Fsion でオーバラップしている形状を修正するケースソリッドをサーフェス / ステッチ解除で面の集合体にするオーバラップしている面をサーフェス / サーフェストリムでトリムする

28 面がオーバラップしているケースある程度のトレランスを考慮してサーフェス / サーフェススティッチを実行しサーフェスからソリッドを作成

29 面が複雑でブレンド面がうまくメッシュが切れないケース Simulation Mechanical でメッシュを作成したときにメッシュサイズを変更してもエラーになるような場合

30 面が複雑でブレンド面がうまくメッシュが切れないケース必要に応じてブレンド面を Fusion で削除 Fusion でモデリング / ソリッドを指定した後ソリッド / 削除で問題のブレンド面を構成している全ての面を選択削除する

31 面が複雑でブレンド面がうまくメッシュが切れないケースモデルを別名で保存後 Simulation Mechanical を実行して再メッシュ生成

32 APPENDIX 表面幾何形状を変更したときにメッシュサイズを変更頂点移動などで表面幾何形状を変更し CAD とのリンクがなくなった形状のメッシュサイズを変更するにはメッシュタブ / 表面メッシュ拡張機能を実行しメッシュサイズをスライダもしくは新しいサイズを入力してメッシュサイズを変更し最後にメッシュボタンを押す

34 Autodesk Simulation CFD メッシュトピックス

35 はじめに 1 本資料を作成するきっかけは多くのユーザ様では自動メッシュで解析して最初の評価をされると思いますがその精度がどのくらいの精度なのかを理解して評価資料として使ってもらう必要があると思い熱流体解析の温度結果に焦点をあてて参考になる資料を作成しようとしたものです 2 本資料の精度は何か実験値と比較しての絶対的精度ではなく細メッシュが誤差が少ない結果であると仮定して他のメッシュ分割がどの程度細メッシュの結果に対して誤差を持っているかの相対的誤差を評価したものです 3 今回調査したモデルは 1. 自然対流での定常解析で輻射がある場合とない場合比較的結果の温度が高くなる場合 2. 強制空冷での定常解析で輻射がある場合とない場合比較的結果の温度が低くなる場合 3. 2 のモデルで発熱量を半分にした場合かなり温度が低くなるモデル

36 目的 1 実際の解析をする際に Autodesk Simulation CFD では自動メッシュを利用して解析し評価する場合が多いと思いますその際に自動メッシュで解析した結果がどの程度の精度かを認識することを目的としました 2 つまりできるだけ短時間で設計上の参考結果が欲しい場合輻射計算をしなければいけないのかどうかメッシュは粗い場合どの程度の誤差を持っていそうかなどを事前に知っておくことで解析を効率よく行うことを目的としています 3 今回の調査対象は結果の温度から輻射を考慮する場合としない場合の考察定常解析における強制空冷と自然対流での考察

37 解析モデル 1 解析モデルはチュートリアルの receiver のモデルを自然対流のモデルとしてそのまま使用し強制空冷用モデルはその receiver モデルの中の PCB を取り出し解析しました

38 解析条件 1 自然対流モデルチュートリアル参照自動メッシュ ( 粗 :16 万 171 要素中 :59 万 8939 要素細 :243 万 3275 要素 2 強制空冷モデル ( 通常発熱 ) 1. 材料設定 2. 境界条件 3. メッシュ流体 : 空気 ( デフォルト ) PCB: デフォルト PCB チップ : シリコン大きいチップ =20W 小さいチップ =10W 入口 :25 5m/s 出口 : 圧力 =0 自動メッシュ粗 :5 万 5797 要素中 :22 万 5090 要素細 :81 万 7762 要素 4. 解析設定 ( 定常 ) 収束計算数 =300

39 解析条件 3 強制空冷モデル (1/2 発熱 ) 1. 材料設定流体 : 空気 ( デフォルト ) PCB: デフォルトPCB チップ : シリコン 2. 境界条件 3. メッシュ大きいチップ=10W 小さいチップ=5W 入口 :25 5m/s 出口 : 圧力 =0 自動メッシュ粗 :5 万 5797 要素中 :22 万 5090 要素細 :81 万 7762 要素 4. 解析設定 ( 定常 ) 収束計算数 =300

40 解析結果 1 自然対流モデル輻射考慮輻射なし

41 解析結果 1 自然対流モデル 120 輻射あり温度結果 ( 測定 :A 区間,B 区間の 2 区間 ) ( メッシュ粗 A 輻射 ) ( メッシュ細 A 輻射 ) ( メッシュ中 A 輻射 ) ( メッシュ粗 B 輻射 ) ( メッシュ細 B 輻射 ) ( メッシュ中 B 輻射 )

42 解析結果自然対流モデル輻射なし温度結果 ( 測定 :A 区間,B 区間の 2 区間 ) ( メッシュ粗 A) ( メッシュ細 A) ( メッシュ中 A) ( メッシュ粗 B) ( メッシュ細 B) ( メッシュ中 B)

43 解析結果 2 強制空冷モデル輻射考慮輻射なし輻射考慮 1/2 発熱輻射なし 1/2 発熱

44 解析結果 2-A 強制空冷モデル輻射あり A 区間温度結果 ( 測定 :A 区間 B 区間 C 区間の 3 区間 ) ( メッシュ粗 A 輻射 ) 温度 ( メッシュ中 A 輻射 ) 温度 ( メッシュ細 A 輻射 ) 温度 ( メッシュ粗 A 輻射 ) 温度熱半分 ( メッシュ中 A 輻射 ) 温度熱半分 45 ( メッシュ細 A 輻射 ) 温度熱半分

45 解析結果 2-A 強制空冷モデル輻射なし A 区間温度結果 ( 測定 :A 区間 B 区間 C 区間の 3 区間 ) ( メッシュ粗 A) 温度 ( メッシュ中 A) 温度 ( メッシュ細 A) 温度 ( メッシュ粗 A) 温度熱半分 ( メッシュ中 A) 温度熱半分 ( メッシュ細 A) 温度熱半分

46 解析結果 B 強制空冷モデル輻射あり B 区間温度結果 ( 測定 :A 区間 B 区間 C 区間の 3 区間 ) ( メッシュ粗 B 輻射 ) 温度 ( メッシュ中 B 輻射 ) 温度 ( メッシュ細 B 輻射 ) 温度 ( メッシュ粗 B 輻射 ) 温度熱半分 ( メッシュ中 B 輻射 ) 温度熱半分 ( メッシュ細 B 輻射 ) 温度熱半分

47 解析結果 2-B 強制空冷モデル輻射なし B 区間温度結果 ( 測定 :A 区間 B 区間 C 区間の 3 区間 ) ( メッシュ粗 B) 温度 ( メッシュ中 B) 温度 ( メッシュ細 B) 温度 ( メッシュ粗 B) 温度熱半分 ( メッシュ中 B) 温度熱半分 ( メッシュ細 B) 温度熱半分

48 解析結果 2-C 強制空冷モデル輻射あり C 区間温度結果 ( 測定 :A 区間 B 区間 C 区間の 3 区間 ) ( メッシュ粗 C 輻射 ) 温度 ( メッシュ中 C 輻射 ) 温度 ( メッシュ細 C 輻射 ) 温度 ( メッシュ粗 C 輻射 ) 温度熱半分 ( メッシュ中 C 輻射 ) 温度熱半分 ( メッシュ細 C 輻射 ) 温度熱半分

49 解析結果 C 強制空冷モデル輻射なし C 区間温度結果 ( 測定 :A 区間 B 区間 C 区間の 3 区間 ) ( メッシュ粗 C) 温度 ( メッシュ中 C) 温度 ( メッシュ細 C) 温度 ( メッシュ粗 C) 温度熱半分 ( メッシュ中 C) 温度熱半分 ( メッシュ細 C) 温度熱半分

50 誤差まとめ 1 輻射の考慮ありなしでの結果への影響環境温度と温度結果の差が 75 くらいで 13% 環境温度と温度結果の差が 35 くらいで 3.5% 環境温度と温度結果の差が 15 くらいで 2.5% 2 輻射計算環境温度と温度結果の差が大きい場合メッシュは細分割されていないと誤差が大きくなる中メッシュと細メッシュの間の誤差はほぼ 5% で一定くらいである可能性がある中くらいのメッシュを作成して 5% の誤差があると認識して評価できる可能性温度が下がることで当然ではあるが輻射の影響は小さくなり環境温度と温度結果の差が 15 くらいではメッシュ数にあまり関係なく誤差が一定となる温度差が 15 くらいではメッシュ数輻射考慮の有無にあまり気にする必要はない輻射ありなしの誤差 14.0% 12.0% 10.0% 8.0% 6.0% 4.0% y = e x 2.0% 0.0% 輻射ありなしの誤差 2.5% 3.5% 13.0%

51 まとめ 3 強制空冷モデル環境温度との差が 35 の場合メッシュが粗いと 9% 近くの誤差が生じるがメッシュを中くらい程度にすると誤差は 1% 以内くらいになるメッシュは中くらいで精度のある解析結果が得られる 4 計算時間計算時間は輻射ありなしとも要素数の約 2.5 乗に比例輻射計算を実施すると 20% くらい計算時間が長くなる総まとめ熱流体解析の基本的な流れとして 1 自動メッシュで解析 ( 輻射オン ) 自動メッシュの場合要素数も抑えれるので輻射の計算増 20% はあまり気にならない 2 温度結果が雰囲気温度との差で 35 以上ある場合はメッシュを中くらいにして ( メッシュ倍率 0.5) 再解析して結果には 5% 程度の誤差の可能性を認識温度差がそれ以下の場合はそのまま評価可能 35% の誤差を小さくして結果を評価したい場合はメッシュを細 ( 更にメッシュ倍率を 0.5) にして解析する

52 Autodesk is a registered trademark of Autodesk, Inc., and/or its subsidiaries and/or affiliates in the USA and/or other countries. All other brand names, product names, or trademarks belong to their respective holders. Autodesk reserves the right to alter product and services offerings, and specifications and pricing at any time without notice, and is not responsible for typographical or graphical errors that may appear in this document Autodesk, Inc. All rights reserved.

Autodesk Fusion 360 Autodesk Fusion 360 Honda 3D Fusion 360 CAD Honda EV Autodesk Fusion 360 Honda D 3D Web Rinkak 3D 2016 Honda 3D CEATEC JAPAN

Xenoma GENKEI Autodesk Fusion 360 Autodesk Fusion 360 Honda 3D Fusion 360 CAD Honda EV Autodesk Fusion 360 Honda 2013 3D 3D Web Rinkak 3D 2016 Honda 3D CEATEC JAPAN 2016 Honda EV 2 Autodesk Fusion 360