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FLOW-3D CAST What’s New Ver.4.0
グラフィカルユーザインタフェース(GUI)
シミュレーションマネージャ
- Workspace：ワークスペースの追加によりシミュレーションのグループ管理およびバッチモードを用いた計算実行が可能になりました。
- Templates：シミュレーションの設定時間を短縮するために、類似したシミュレーションからテンプレートを作成する機能を追加しました。
- Runtime options：シミュレーションの実行中に数値解法に関する設定を変更する機能を追加しました。
圧力ソルバの種類、陽/陰解法の切り替え、SMP版では使用プロセッサー数などを含む多くの全般的なオプションに
対応しています。
メニューオプション
- Calculators：シミュレーション設定の補助的なツールとして以下の計算機能を追加しました。
- 熱浸透深さ（デフォルト物性値：H-13 [SKD61]）
- 冷却チャネル用の熱伝達率（デフォルトの媒体物性値：水）
- ショットスリーブ内の溶湯高さ
- Update Version or Patches from GUI：GUIからダウンロード可能なパッチデータの情報を参照することが出来ます。
- Materials Database：材料データベースがアップグレードされて、より多くの材料と温度依存特性、より良いナビゲーションと
分類機能が加わりました。
モデルセットアップ
- GUI Organization：設定手順を改善するため、GUIのレイアウトを変更いたしました。
- FAVOR Checking：新しくメッシュ品質検証機能が追加され、STLが定義する形状に対して、FAVOR™に関するメッシュ分解能の問題を
確認し、表示することが出来るようになりました。
- Interactive baffle, history probe, pointer, and valve placement：
バッフル、ヒストリープローブ、ポインタとバルブを定義する便利な新しい機能が FLOW-3D CAST に追加されました。
この機能はプローブラインとコンポーネントの交差ポイントに基づいて対話的にこれらのオブジェクトを配置します。
これによりユーザは選択する2つのサーフェース間にバッフル、ヒストリープローブ、ポインタ、バルブを視覚的に
表示しながら位置を設定することが出来ます。 - Automesh：任意の座標方向に対して総セル数やセルサイズを指定する機能が追加されました。この機能はメッシュ作成を容易にします。
- Units：単位系にはSI [Kg-m-s]を用います。温度は摂氏[℃]かケルビン[K]を選択できます。
- Compatible with FLOW-3D : FLOW-3D で作成したPrepinファイルは FLOW-3D CAST で読込むことができます。
Post-Processing
- FlowSight™：FlowSight™は、以前には可能でなかった方法で FLOW-3D の結果を検討することができる先進のポストプロセッサーです。
例えば、FlowSight™は次のようなことができます。
- 技術分野の異なる顧客に解析結果を分かりやすく説明するために、大きい画像と定量データを複数の時間変化プロットで表示します。
- 流体表面だけではなくボリュームとして結果を描画することで、より多くの情報を示します。
- ユーザ入力に基づいて、時間平均や無次元パラメータのような複雑な新しい変数を計算します。
- 流動解析結果と同時にFSI/TSEを表示します。
- 頻繁に用いるイメージやアニメーションを早く簡単にポスト処理するために設定を保存し呼び出します。
- 座標軸に一致しない任意の2次元断面を作成します。
- FLOW-3D post-processing: FLOW-3D のポスト処理に慣れているユーザは、FlowSight™の使用に慣れるまで FLOW-3D のポスト処理を
使用することも出来ます。
ソルバ
メッシュ
- Partially overlapping mesh blocks:
連結または入れ子にするメッシュブロックの制限が向上しています。メッシュブロックは互いに任意の方法で重複させる
ことができます。幾つかのブロックに共通する領域内では、流動方程式は(ブロック内の平均セルサイズに基づく)
最も分解能の高いメッシュで解かれ、その解は他の全てのブロックで補間されます。ユーザはメッシュブロックラン
キングを設定することにより、この命令処理を覆すことができます。
- External boundary conditions in nested blocks:
入れ子ブロックの境界が包含ブロックの外部境界と一致する場合、包含ブロックの境界と独立に入れ子ブロック境界で
標準の境界条件を定義できます。従来の入れ子ブロックは常に包含ブロックの境界条件を仮定していました。
- Mesh quality checking:
STLファイルを用いて定義された幾何形状オブジェクトの分解能の低さを検出するため、FAVORizerは診断ツールを
備えました。幾何形状をプレビューするためにFAVORizerを実行すると、その結果はインタラクティブな分析のため
Meshing & Geometryタブ内の図形表示ウィンドウにロードされます。この機能は、プリミティブで定義される幾何形状
には無効です。
鋳造モデル
- Core gas model:
中子ガスを解くサブ領域の導入を通じて、中子ガスモデルの精度が向上しました。これは従来バージョンにおける
中子ガスコンポーネントの完全閉塞セルだけではなく、部分的に閉塞されたセルも含んでいます。
さらに、中子ガスモデルのSMP並列化が施されました。
- Cooling channels:
冷却チャネルを定義するために以前使用されていたボイドモデルと完全に分離することによって、冷却チャネル
モデルの多機能性が拡張されました。冷却チャネルによって占有されるセルには固体および流体の物質は未だ存在
しない状態ですが、それらのセルはボイド領域の計算に含まれません。その結果、レポートされるボイド領域はその
問題内の実際の物理的な空間を表現します。さらに、冷却チャネルはボイド領域に接続可能で、未だ冷却チャネルと
しての性質と機能は保持されています。最後に、冷却チャネルがSTLファイルを用いて定義されたとき、それらSTLオ
ブジェクトはそれ以外の幾何形状と独立に3Dビューワ内にロードおよび操作(例えば、非表示や透明化)ができます。
FSI/TSE モデル
- Fluid-structure interaction (FSI) model:
周囲の流体、温度勾配、拘束に起因した圧力よる固体の応力と変形をモデル化するために、このモデルでは
FEアプローチを使用して流体-固体間の完全に連成した相互作用を考慮します。現在、このモデルは微小変形に
限られます。
- Thermal stress evolution (TSE) model:
このモデルは温度勾配により発生する凝固流体内の応力と変形を予測します。応力は金型と凝固金属間の
相互作用ための簡単なオプションで同時に計算できます。
汎用モデル
- Particle model:
- Multiple initial particle blocks:粒子の初期ブロックを複数定義できるようになりました。その結果、粒子は異なる位置および異なる
特性をシミュレーションの初期条件で与えられます。
- Particle origin tags:粒子はどこの初期ブロックあるいは粒子湧き出し源から来たかを示すタグが、それらの発生源に従ってタグ付け
されるようになりました。タグは、初期ブロックまたは湧き出し源の番号に対応する整数です。2つの独立したタグ
のセットが、粒子の初期ブロックおよび湧き出し源に使用されます。 - Mass particles:粒子は密度または直径によって定義することができます。粒子の抵抗と拡散や固体衝突時の付着や跳ね返りも考慮
可能です。そのほかにも様々なオプションを備えています。
- k-ω turbulence model:
k-ω乱流モデルは、既存の2方程式モデルであるk-εおよびRNG k-ε乱流モデルを補います。この新しいモデルは
壁面近傍、特に逆圧力勾配を伴う剥離領域において既存の乱流モデルよりも優れています。
- Granular flows:幾つかの新しい機能が粒状流モデルに追加されました。
- 粒状流モデルは粒状物/ガス混合の表現から、さらに粒状物/液体またはスラリーの流れを取り扱えるように拡張されています。
これは、例えば泥の流れをモデル化する場合に役立ちます。このモデルは、複雑な侵食および複数の流砂種を用いない流砂
輸送の簡単なバージョンと見なせます。このモデルは、混合物内の粒状物質を表現するために平均化した粒子特性を使用します。 - 気体中と液体中の粒状流モデル両方の粒状体上に作用する力は、現在では、せん断流れ内の粒子衝突による分散的な圧力を
含んでいます。追加の力は、いわゆる摩擦角（モデルの入力パラメータ）の関数です。
- Liquid/Gas Phase Change: 幾つかの機能が相変化モデルに追加されました。
- Relative saturation:湿度：蒸気/混合ガスの初期値及び境界条件は、既存の非圧縮性ガス体積率の代わりに湿度により定義する
ことが出来るようになりました。これは空気中の水蒸気をモデル化するとき特に有効です。
- Saturation curve and latent heat:P-T曲線(飽和蒸気圧曲線)のテーブルと多項式の定義、および温度の関数としての潜熱は、
P-T曲線および潜熱一定に対する既存のClausius-Clapeyronの式の代わりとして気-液相
変化モデルに追加されました。この追加は、相変化モデルにおける適用性を三重点から
臨界点までの温度範囲に拡張します。
その他モデル
- Die temperatures:
固体コンポーネント内で軽減された熱伝達ソルバ(即ち、熱浸透深さモデルや一定の非一様温度オプション)を
使用するときに、アクティブ領域の外側における固体領域内の固体温度が保持されるようになり、
ポスト処理およびリスタートに対して使用できます。これは、例えばフル熱伝達ソルバを用いてサーマルダイ
サイクリングのシミュレーションを実行するときに、あるいは速度に対する軽減ソルバを用いて充填リスター
トを実行してから凝固に対するリスタートシミュレーションを実行して再びフル熱伝達ソルバを実行するとき
に特に有益です。この場合、最初のシミュレーション中に得られた金型温度は、新たにアクティブ化された金
型領域の初期条件として最後のものを適用可能です。
- Hydrostatic mesh boundary conditions:
静水圧境界条件は、主に流体水位によって特性付けされます。また、静水圧境界条件はx方向およびy方向の
メッシュ境界からz方向境界にまで拡張されました。流体水位がZminまたはZmaxの境界に
定義される場合、流体率および圧力の境界値は自動的に計算されます。
- Time-dependent void pointers:
時間依存のボイドポインタはボイド領域の初期状態のみではなく、圧力（または温度）vs時間のテーブル
定義を使用してシミュレーション中の圧力および温度もまた定義できるようになりました。
この機能は、ポインタが含まれる流体周囲のボイドに対する圧力かつ/または温度の時間依存境界条件として
効果的に働きます。時間依存ポインタは、流体またはGMOコンポーネントによって覆われたときには非アクティ
ブになり、再びボイドによって覆われるとすぐにアクティブになります。時間依存ボイドポインタは、その
部分を囲むボイドの時間依存温度を定義することによって鋳造の熱処理をより容易にモデル化することに使用
できます。また、ボイドポインタで指定した圧力vs時間は、プリンタノズルのシミュレーションにおける蒸気
泡の成長を駆動できます。
- Mass source and steady-state:
質量および質量/運動量湧き出しは、一定流速の流動ソルバIFVELP=1と互換性を持つようになりました。これは
質量の湧き出し/吸込みのある完全に過渡的なシミュレーションが最初に実行され、定常状態に達した時点で
リスタートシミュレーションが一定速度場で実行される場合に有益です。
- Component permeability input:
中子ガス、通気性の型、および多孔質コンポーネントの多孔質特性を定義するために、透過率が直接入力できる
ようになりました。中子ガスおよび多孔質コンポーネントに対して、非ダルシー型の透過率もまた定義できます
(通気性の型のコンポーネントに対しては不可)。また、中子ガスおよび通気性の型に対して砂の粒度を使用
する旧オプション、あるいは多孔質コンポーネントに対する抵抗係数は、そのまま残されています。
- Flow rate at valves/vents:
バルブにおけるガスの流量は、全般的な時刻歴のデータカタログに出力されます。これは、バルブにおけるガス
排出の有効性評価に役立ちます。
- Output options:ヒストリーデータ、セレクトデータ、リスタートデータ、ショートプリント、ロングプリントのデフォルト出力間隔は、
時間依存に変更されました。
FLOW-3D CAST バージョン4.0.2
FLOW-3D CAST バージョン4.0.2は、入力ミスを特定する事によってエラーを防ぎ、時間をかけずにシミュレーションの設定をし、より早く
解析結果から重要な情報を得ることにより、シミュレーション業務を効率化します。
FlowSight™
充填シミュレーションの異なるビューポート表示は、FlowSightで簡単に作成可能
フローサイエンスは、CEI’s賞を受賞したEnSightをベースにした、
最先端の技術を用いたプリプロセッサーFlowSight™を開発し続け
ます。これらの開発には等値面を視覚化するための最新ツールに
よるシミュレーション結果のスライス表示機能や解析結果を簡単
に共有できるフリップブック作成機能を含んでおり、過渡的な自
由表面解析結果をユーザが検討し視覚化することが可能になりま
す。FlowSight™によるFLOW-3D CAST の新しい機能の幾つかを
以下に紹介します。
結果に簡単アクセス
File ▶ Openダイアログは、より単純、より強力、より高速な新しいダイアログに変更されました。
また、リモートサーバ上で頻繁にアクセスされる場所にアクセス結果ファイルを保存し、ファイルをロード中に特定のコンテキストを
適用するように構成することができます。新しいダイアログでは異なるマシン上の異なる場所からのファイル読み込みが効率的に行え
るため、シミュレーション結果の分析により多くの時間を費やすことができます。
主な改善点のいくつかを以下に示します。
- ダイアログのディレクトリビューとポートフォーリオビューからのシームレスなファイルアクセス
- Windowsマシン向けのクライアント/サーバ機能
- リモート接続の強化とクライアント/サーバ設定の省力化
- ローカルマシンにリモートディレクトリのショートカットを作成
- 結果ファイルを開いている間、保存されたコンテキストの適用
注釈とビューポート
異なったシミュレーションを比較するためのQuick-text機能
クイックテキスト機能は特定のビューポートにテキストをロック
することができるように拡張されました。これは、複数のビュー
ポートで結果に注釈をつけることでより直感的になります。
ビューポートは結果を別のビューポートで作成するために、素早く
縦か横分割することができます。さらに、新しいビューポートの
エッジは既存の隣接したビューポートと一致させることが出来る
ため、より簡単に適切な結果表示を行えます。
渦核の表示
新しい渦核の表示機能は流れの再循環領域を識別する早く確かな方法を提供するために開発されました。
これは、金型鋳造においてキャビテーションによる溶損を引き起こす再循環領域の検出に有効です。
ユーザインターフェイス
シミュレーションの事前チェック機能
新しいシミュレーションの事前チェック機能により、誤った材料特性やメッシュ品質の問題を含む
入力ファイルの一般的なミスをユーザがシミュレーションを実行する前に確認することができます。
材料特性
基準材料とシミュレーションの使用材料特性の比較例
誤ったもしくは不正確な材料特性はシミュレーション設定時の
よくみられる問題です。アクティブシミュレーション材料特性
タブはユーザが FLOW-3D CAST 材料データベースから選択
された材料と使用している物理モデルで使用される材料の
特性を比較し、必要とされる材料特性がデータベースの値と
大幅に違う場合はユーザに警告します。一定の特性はバー
グラフ、温度依存特性はX-Yプロットにより比較されます。
材料特性
FLOW-3D CAST の強みの1つは他のプログラムでは数時間から数日かかるメッシュ作成を、素早く作成できる手法にあります。
新しいMesh Quality Checkツールは計算実行前に自動的にメッシュをスキャンし、重大なエラーを回避するのに役立ち、全ての
メッシュ生成の欠陥を修正する方法をガイドします。Mesh Quality Checkツールによりすぐに以下の項目を確認する事ができます。
- 隣接するブロック間でのセルの大きな変化やアスペクト比の変化
- 隣接するメッシュブロック間の関係（結合、オーバーラップ、入れ子）
- 隣接するメッシュブロック間のメッシュプレーンの不足
リモート解析
FLOW-3D CAST のリモート解析ツールは、クライアント/サーバ技術を使用したリモートコンピュータシミュレーションを提供します。
この機能によりユーザは簡単かつ生産的な方法で利用可能なハードウェアリソースにアクセスし、シミュレーションを管理すること
ができます。
FLOW-3D CAST の新機能は、ユーザがリモートサーバに結果を残し、ワンクリックでキュー内のすべてのシミュレーションを終了する
ことができます。また、リモートサーバ上のRunnerServerプログラムはデーモンなので、ここでシステムを再起動したときに自動的
に起動します。以前は、ユーザがリモートシステムに接続しRunnerServerを起動しなければなりませんでした。
表示の改善
- 流体領域/高さ表示：初期の流体領域と流体高さは、Meshing & Geometryタブ上で表示されます。表示のプロパティ
(例えば透明度)は右クリックメニューで調節することができます。
- コンポーネントの表示/非表示：
新しいオプションとして全てのコンポーネントの表示/非表示のほかに、選択されたコンポーネントの
表示/非表示が加えられました。
- バッフル/プルーブ/バルブのカラー設定：
個々のバッフル、プルーブ、そしてバルブは、カラーセレクタから色を選択することができます。
- 改善された回転中心挙動：
新しい回転中心はMeshing & GeometryタブのView ▶ Pivot Point Optionsメニューから使用できます。
ユーザはジオメトリ中心であるデフォルトのピボットポイントかユーザが選択したピボットポイントを選択
できます。また、ジオメトリを回転させたとき、自動モードを含む様々な可視化オプションを選択すること
ができます。 - FLOW-3D CAST GUIによるMPI入力データの制御：
FLOW-3D MPによって作成された入力ファイルは、FLOW-3D CAST GUIにより閲覧、修正することができます。
モデル設定の改善
- 率と温度入力のチェック：
流体率のような率の入力は、指定された値が0.0から1.0の間にあるかチェックされます。同様に温度入力は、
負の温度がソルバに許容されないことから温度が正であることをテストされます。
- 選択メッシュブロックにおけるセル(i,j,k)のハイライト：
Meshing & Geometryタブのハイライトセルオプションは、選択されたメッシュブロック内のインデックス(i,j,k)に
よってハイライトするように拡張された。この機能はシミュレーション中にエラーや警告をレポートしたセルを
確認する際に役立ちます。 - セレクトデータ自動出力オプション：
Meshing & Geometryタブのハイライトセルオプションは、選択されたメッシュブロック内のインデックス(i,j,k)に
よってハイライトするように拡張された。この機能はシミュレーション中にエラーや警告をレポートしたセルを
確認する際に役立ちます。 - モデルボタン
- モデルボタンのタブはパネルに隠れることを避けるため、パネルの右側から左側に移しました。
- セクション開閉の整合性のため、矢印ボタンによる開閉に変更しました。
- ジオメトリボタン
- 冷却チャネルのプロパティは使いやすさを向上させるためdetailsタブで定義されます。
- Motionのプロパティは使いやすさを向上させるためdetailsタブで定義されます。
ソルバ
サーマルダイサイクリングモデル
1サイクル後のイジェクタと型(型開きとスプレー冷却にパーティングラインを考慮)
金型に挿入されサイクル毎に除去される中子やライナーは、特別な
コンポーネントを定義することでモデル化できます。温度履歴を保
持している金型の他の部分とは異なり、中子及びライナーの温度は
各サイクルの開始時にリセットされます。型開きにおいて型はパー
ティングラインで冷却されます。パーティングラインにおける冷却
も接触する2つのコンポーネントを定義することでモデル化すること
ができます。
メッシュの進歩
部分オーバラップメッシュブロック
純粋に連結または入れ子にするメッシュブロックの制限が向上されています。メッシュブロックは互いに任意の仕方で
オーバラップできます。幾つかのブロックに共通する領域内では、流動方程式は「ブロック内の平均セルサイズに基づく」
最も分解能の高いメッシュで解かれ、その解は他の全てのブロックで補間されます。ユーザはメッシュブロックランキングを
設定することにより、この命令処理を覆すことができます(当面はprepinファイルを編集し、ネームリストの各MESH内で変数
MESH_RANKを設定(最高ランクは1))。ネームリストMESHの何れかがMESH_RANKの設定を抜かした場合、メッシュブロック
ランキングは平均セルサイズに基づくデフォルトの処理に戻ります。部分的なオーバラップメッシュブロックは、取扱い難さ
をより解消してメッシュを生成し、一般にシミュレーションはより少ないメッシュブロックに帰着するでしょう。
適合メッシュブロック
全ての標準メッシュブロックは長方形で定義されてきましたが、適合メッシュブロックは幾何形状に従って形成されます。
適合メッシュブロックには2つのタイプ(キャビティ適合と固体コンポーネント適合)があります。キャビティ適合メッシュ
ブロックは、一般的には鋳造に対して通常は型よりも細密メッシュが必要なキャビティに使用されます。最も単純な設定は、
全体領域を比較的粗い一つの長方形メッシュとキャビティ周囲に入れ子のキャビティ適合メッシュブロックを持つことです。
入れ子ブロックの外部境界条件
入れ子ブロックの境界が包含ブロックの外部境界と一致する場合、包含ブロックの境界と独立に入れ子ブロック境界で標準の
境界条件を定義できます。従来の入れ子ブロックは常に包含ブロックの境界条件を仮定していました。
全般機能
- プローブ制御による終了：
時刻、充填率または定常状態の条件に基づく既存のシミュレーション終了条件に加えて、流体あるいは
FSIプローブによる解の出力を終了条件に使用できます。例えば、プローブ位置の流体圧力が定義済み
の値に達した時にシミュレーションを自動的に終了させることができます。 - リスタート流体領域：初期流体領域の新しいタイプをリスタート計算用に導入しました。リスタートデータソースファイルから読込
まれる初期条件を修正することができます。例えば解析中に気泡や液滴を加えることが可能になります。
- 時刻歴プローブ：時刻歴プローブはユーザに時間を通して値を調べる機能を充てるためGUIだけではなく、インターラクティブ
ツールバーにも追加されました。