概要 今回は、OpenFOAMを使った溶岩流の解析例を紹介する。 📖 参考にした元の論文はここにある。 溶岩の流れは、温度を考慮して流動場と自由表面を計算する必要がある。 OpenFOAMには、等温場のニ相流を計算するためにinterFoamというソ

1. 概要 PINNs（Physics-Informed Neural Networks）は、偏微分方程式や常微分方程式で表される物理法則をニューラルネットワークの損失関数に組み込み、 データと物理法則の両方を考慮して解を導く解析手法である。 💡 PINNsの特徴 ✅

概要 任意の断面形状の流路に対して時間変動する流入境界条件を設定することを考える。 流路断面に流速分布形状を指定する必要があるが、最も単純な指定は一定値である。 流れのレイノルズ数が十分大きければこのような一様分布で近似しても問題はない。 もしレイ

概要 Windkesselモデルは、血流の動態を簡略化して表現するための数学モデルで、例えば大動脈の圧力と流量の関係を記述するために使われる。 Windkesselはドイツ語で「風船(空気室)」を意味し、弾性容器としての動脈の性質をモデル化して

概要 水平面上に置かれた静止液滴の形状を理論的に導く興味深い方法を紹介する。 ここで説明する手法の元の参照論文は以下である。 📄 Thermodynamics of Sessile Drops on a Rigid Substrate: A Comparison of Two Theories この手法では、静止液滴は表面張力エネルギと重力による位置エネルギーの和が最小になるように形状

概要 空気が建物内部を流動している場合を考える。 ある流入境界から流入した空気粒子が注目点に到達するまでにかかる時間を空気齢と呼ぶ。 一方その注目点から移動を開始した空気粒子が流出境界から出るまでの時間を空気余命と呼ぶ。 建築関係の分野では、一般に

概要 ピトー管（Pitot tube）は、流体（主に空気）の速度を測定するための重要な装置で、特に航空機の空気速度（対気速度）測定などに広く使われている。 ここでは軸対称モデルを使い、ピトー管のシミュレーションを行ってみた。 💡 本解析の結論 一般的に

概要 pyfluentというpythonモジュールを使うことでpythonからfluentを実行可能であることは、以前のブログ記事においていくつか紹介した。 pyfluentは、現在活発に開発が進められておりgithubレポジトリを見ると ほぼ毎

概要 流体と構造の連成解析を行う場合、一つのプログラムでこれらの解析を実行できれば非常に便利である。 このような機能を有するプログラムにFEBioというソフトウエアがある。 FEBioは、生体組織や生体材料の解析に特化した非線形有限要素解析ソフト

概要 流体中に置かれた多孔質体を通過する流れ場を計算したい場合がある。 多孔質体とは、ミクロ的に見ると固相領域と流体領域が混在した材料であり、 一般的には流れ計算を行う際には、 多孔質体の流動抵抗を流体に作用する等価な体積力としてモデル化して計算す

概要 ヘロンの噴水は、古代ギリシャの発明家ヘロンによって考案された、 外からエネルギーを加えることなく、水が噴き出すように見える噴水である。 ヘロンの噴水は三個のタンクとそれらを接続する三個のパイプから構成されている。 💡 ヘロンの噴水の原理 一見する

概要 以前のブログ記事においては、 球形粒子に作用するサフマン揚力の影響を調べた。 今回は、球形粒子にマグナス揚力が作用している場合の効果を調べた。 サフマン揚力は流速の空間勾配がある場合に発生する揚力であるのに対して、 マグナス揚力は粒子自体が回転

概要 気体を対象として流体現象を調べる場合、圧力が極めて高い、 あるいは温度が極めて低いような条件では、気体は理想気体として扱うことが不適切となる。 これは、 (1)気体分子間に作用する引力の効果 (2)全容積に占める気体分子自体の体積 の影響が無視で

概要 電磁場と流体が連成する問題を扱う手法には、電気流体力学(EHD)、電磁流体力学(MHD)などがある。 MHD解析では、導電性流体を想定し、アンペールの法則に含まれる変位電流の項を無視して、流れ場と電磁場を計算する ここではMHD解析の例とし

概要 流体の運動は粘度の影響を受ける。 粘度はずり応力（せん断応力）とずり速度（せん断速度）の比として定義される。 代表的な流体のずり速度とずり応力の関係を以下の図に示す。 ダイラタント流体とはずり速度の増加に伴い、ずり応力が急激に増加する非ニュー

概要 流体中を球形粒子が移動する際に、粒子には様々な流体力が作用している。 ここではサフマン揚力に注目し、どのような特性があるかを調べてみた。 サフマン揚力は流体中に速度勾配が存在する場合に粒子に作用する力である。 簡単のため抗力、浮力、サフマン揚

概要 ヘルムホルツの渦定理によれば、完全流体中に発生した渦には以下の特性がある。 渦糸に沿ってその強さ（渦度×渦糸断面積）は同じである 渦糸は流体中で消滅することはなく、境界部にまで伸びているか閉じたリング状になっているかである 渦のない運動は永遠

概要 流体の内部に回転する物体がある場合を、Ansys Fluentに適用することを考える。 以前紹介したブログ記事においては、メッシュが入れ子関係になっており、親メッシュが回転しつつ、同時に子メッシュも回転している場合を想定し解析の手順を示した

概要 Ansys Fluentを使った流体解析において得られた計算結果を、 ある目的関数を最大化（最小化）することで最適化したい場合がある。 fluentには標準でアジョイント法などの最適化ツールが実装されており、 一般的にはこの手法を使うことで、形状、境界

概要 インクジェット印刷の特徴は、インクを微細な液滴として吹きつけ、文字や図柄、色を表現することにあり、 吹きつけられた微細なインクの液滴ひとつひとつの小さなドットが連続したり集積して面を構成することで、 文字やグラフィックを紙の上に表現している