マルチフィジックス連成は、工学シミュレーションにおいて最も挑戦的な課題の一つです。本稿では、ExCAE 国産ソルバーにおける流体構造連成（FSI）および熱構造連成に関する技術ソリューションを紹介します。
マルチフィジックス連成とは？
実際の工学的問題では、単一の物理現象だけでなく複数の現象が同時に作用することがよくあります。例えば：
- 航空機の翼が気流の作用下で変形する（流体構造連成）
- エンジン部品が高温下で熱膨張する（熱構造連成）
- 音波が構造体内を伝播する（音響構造連成）
連成戦略の比較
| 戦略 | 利点 | 欠点 |
|---|---|---|
| 一方向連成 | 計算量が少ない | フィードバック効果を無視 |
| 双方向弱連成 | 収束性が良い | 精度に限界あり |
| 双方向強連成 | 最高精度 | 計算量が大きい |
ExCAE の解析ソリューション
ExCAE 国産有限要素ソルバーは、以下のマルチフィジックス連成機能をサポートしています：
流体構造連成（FSI）
ALE（任意ラグランジュ・オイラー）記述に基づく流体構造連成アルゴリズムを採用し、以下をサポート：
- 非圧縮性流体と弾性構造の双方向連成
- 大変形条件下でのメッシュ更新
- MPI ベースの並列計算
熱構造連成
定常および非定常熱解析をサポートし、以下を含む：
- 熱伝導、対流、輻射境界条件
- 温度依存材料特性
- 熱ひずみと機械的ひずみの重ね合わせ
適用事例
航空エンジンのタービンブレード解析において、ExCAE ソルバーは高温ガス流動、ブレード温度場分布、および熱応力分布の完全連成プロセスを成功裏にシミュレーションしました。
詳細についてのお問い合わせは、ExCAE チームまで技術白書をご請求ください。