CONVERGE Studioで冷媒の物性を設定できるって、ご存知でした？
皆さま、こんにちは。
IDAJのやまちゃんです。
今回はCONVERGEのプリポストプロセッサであるCONVERGE Studioの新機能についてご紹介します。
IDAJがCONVERGEを販売開始した当初、”エンジン筒内解析が容易にできるCFDツール”としてお客様にご支持いただき、ユーザー様が急増しました。
CONVERGEは、ピストンやバルブが動くエンジン筒内解析を容易に実現でき、”移動境界問題に強い”ということから、最近は、ポンプやコンプレッサ等の複雑な動きをする流体機器にも適用されるようになりました。
私自身、長らくCFDを利用してきましたが、これまで特に流体解析が難しかった対象の１つに回転機械がありました。
流体運動は多くの場合、境界あるいは界面の運動を伴って起こっています。このとき境界の運動がその面内に限定されているのであれば境界の形状が変化することはありません。しかし一般的には、境界の位置は時間とともに変化し、”移動する境界（＝移動境界問題）”として取り扱わなければなりません。回転機器をはじめとする複雑な動きを伴う工業製品を対象とした流体解析では、この動作を再現するためのメッシュ生成に大きな課題がありリーズナブルな時間で計算が終了しない、そもそも解析できないこともあり大変苦労した記憶があります。また、メッシュが裏返ったり、体積が負になるといった状況が発生すると流体計算が進行しなくなることも・・・。
その中でも特に難しいのが、エアコンなどで使われる“スクロールコンプレッサ”の流体解析。
その点CONVERGEであれば、表面形状に対してステップ毎にメッシュを生成する仕組みを持っていますので、移動境界問題に対して完全に適応させることができます。
このような解析を行う場合には冷媒の物性が必要です。
CFDツールによって物性値の設定方法は様々ですが、冷媒の種類に応じて物性値入力設定することを面倒だと思われたことはありませんか？
（私は、あります。）例えば、物性値データを目で追いながら入力パネルへ手入力したり、エクセルを使って多項式を作成して、その多項式の係数を入力したり・・・などです。
CONVERGEではv2.4から、冷媒物性ライブラリであるCoolpropのデータを抽出して、それをCONVERGEの物性データとして読み込むことができるようになりました。
これまでは、CONVERGE Studioでの設定前に、CoolpropデータをLinux環境においてコマンド操作で抽出する操作が必要でした（下図の左枠）。
CONVERGE Studio v3.0_041420以降は、上図右枠のように、左枠のソルバー前の操作がCONVERGE Studioに集約され、簡単に冷媒物性を設定することができるようになっています。
現状では、CONVERGE StudioのLinux版のみの対応ですが、まもなくWindows版でも対応可能になる予定です。
CONVERGE Studioによる設定方法は以下の通り。手入力が必要な作業は、冷媒名、温度・圧力範囲、データ間隔だけです。
これだけの操作でCoolpropのデータがCONVERGEソルバーで読める形に自動出力され、膨張圧縮を伴う熱流体解析に必要な物性が揃います。
また下図は、CONVERGEソルバーで読める形式”fluid_properties.dat”の内容です。
このように、CONVERGE Studioで物質名の選択と温度・圧力範囲を指定するだけで物性値の設定ができます。
冷媒を扱われる機器の設計や開発に携われている方、本機能を用いてCONVERGEで熱流体解析を試されてはいかがでしょうか？
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修正・追記：2022年9月8日
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