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数値流体力学

Computational Fluid Dynamics(CFD)、日本語で数値流体力学と呼ばれるコンピュータを用いて流体力学の観察・解析・シミュレーションを行う技術分野です。コンピュータ技術としては、スーパーコンピュータの適用分野の一つとなっています。

CFD環境

CFDは、高価な商用製品と最近はオープンソースツールが登場しています。

流体力学の知識

理論

偏微分方程式をコンピュータで計算するため離散化する手法

  • 有限差分法
  • 有限体積法
  • 有限要素法

有限要素法は、要素(格子)の接点(頂点)の物理量を計算する。
有限体積法は、要素(格子)の中心の物理量を計算する。
収束、計算負荷は後者が優れるようです。

数値流体力学

ナビエ・ストークス方程式を用い、有限体積法で空間的(2次元および3次元)に流体の状況を算定する。

参考資料

Autodeskヘルプ simulation CFD 離散化方法 有限要素VS有限体積

CFD(数値流体力学)を用いた管路の中の流れの見える化とその応用
構造解析では有限要素法が用いられ、数値流体解析では有限体積法が用いられる

CFDの全体像と手法の位置づけ(理化学研究所 姫野)

適用事例

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