シミュレーション結果と測定結果は合わない・・・のか？！

 

皆さま、こんにちは。

IDAJの中嶋です。

 

シミュレーション結果（解析結果）と実測（測定）は合わない

 

IDAJのコンサルタントやエンジニアであれば、必ず一度はお客様から、こんなコメントをいただいているはずです。

 

熱流体解析ソフトウェアを導入したのは良いのですが、「実測と解析の結果が合わない」、

あるいは、「実測と解析結果は、一体どの程度一致するものなのでしょうか？」と。

ポイントはズバリ「誤差」です。

 

シミュレーション（解析）でも、実測（測定）でも誤差があり、その原因は様々です。

温度測定を例にご説明します。

 

熱流体解析につきまとう誤差

熱流体解析につきまとう誤差には、「モデル化誤差」・「離散化誤差」・「数値計算誤差」の3つがあります。

こちらは熱流体解析の作業の流れです。

このうち、モデル作成とメッシュ分割は人間が作業する工程となりますので、必ずなんらかの担当者の“判断”が介在します。この2つが結果に大きな影響を与えるのです。そして、数値計算にも誤差があります。正常な条件のもとでは、コンピュータは正確に計算を繰り返しますが、残差が振動や発散して十分に下がらないままだと、誤差が発生する原因となります。

 

 

温度測定につきまとう誤差

部品や機器の温度測定には、熱電対温度計や放射温度計が使用されますが、実はこれらの測定誤差をゼロにすることはできません。測定誤差を最小化する努力が必要となります。

特に、温度測定誤差は低めに偏る（低めに測定される）傾向がありますので、要注意です。

 

温度の測定方法には、「熱電対式」と「放射（赤外線）」式があります。

「熱電対式」の長所は、装置内部の計測が可能なこと、短所は、センサの取り付け方法やケーブルの太さで測定結果が異なることです。誤差の原因は、接触部からの熱抵抗やケーブルからの放熱が考えられます。

「放射（赤外線）式」の長所は、非接触で計測が可能なこと、短所は、装置内部の計測が難しいことと放射率の設定が難しいことです。そして、誤差の原因は、放射率の設定と環境輻射が考えられます。

 

シミュレーション結果と実測結果は、ともに数値です。

温度測定誤差や解析モデル誤差について、設計者が客観的に把握して、大きな誤差要因を認識していただくことが何より大切だと考えています。

 

IDAJでは、参加者が実際に測定を体験しながら、これらの誤差要因などを体感していただくセミナーを開催しています。

ご興味のある方はどうぞお気軽にご受講ください。

修正・更新：2025年3月13日

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