圧縮性の流体を解析してみる：初心者のための流体解析入門（13）（3/3 ページ）

流体解析をテーマに、入門者や初学者でも分かりやすくをモットーに、その基礎を詳しく解説する連載。今回は話題を変えて「圧縮性の流体」について取り上げる。

[水野操 mfabrica合同会社 社長／3D-GAN，MONOist]

解析結果を確認してみよう

　ということで、解析をやってみました。今回用いたモデルは、押しつぶされた細長いひし形のような断面のモデルです。

今回の解析対象のモデル ［クリックで拡大］

　大きさとしては、横幅が4m程度のモデルで、先端の角度は約20度です。なお、今回は解析時間の関係で周囲の解析空間は比較的小さ目にとっています。この空間にプラスのZ方向から、秒速660m（約マッハ1.9）で空気が流れてくることを想定しました。

秒速660mの空気が流れてくることを想定 ［クリックで拡大］

　今回見てみたいのは「流れ」と「圧力」ですが、圧縮性流体の計算では、「熱」も解く必要があります。解析は定常解析で行っています。なお、今回は研究目的ではなく、あくまでも「やってみた」のノリなので、精度や正確さを追い掛けてはいませんのでご了承ください。

　結果は以下の通りです。実験値などがあるわけではないので、あくまでも傾向を見る、といった感じです。類似の論文で発表されている結果とほぼ同様の傾向が見られるため妥当な傾向といえそうです。

前縁と後縁が尖ったエアフォイルに発生した衝撃波とマッハ数の分布 ［クリックで拡大］

同じエアフォイル周辺の静圧の分布［クリックで拡大］

　超音速のような厳しい条件で、実験を行うことは容易ではありません。しかし、既に実験とCFDを比較し、“十分に良い一致”が見られる結果も論文などで発表されていますので、実験が難しい場合、あるいはできたとしてもコストがかかる場合などは、CFDによるバーチャル実験（シミュレーション）でも十分に意味があるといえそうです。　（次回に続く）

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Profile

水野 操（みずの みさお）

1967年生まれ。mfabrica合同会社 社長。ニコラデザイン・アンド・テクノロジー代表取締役。3D-GAN理事。外資系大手PLMベンダーやコンサルティングファームにて3次元CADやCAE、エンタープライズPDMの導入に携わった他、プロダクトマーケティングやビジネスデベロップメントに従事。2004年11月にニコラデザイン・アンド・テクノロジーを起業し、オリジナルブランドの製品を展開。2016年に新たにmfabrica合同会社を設立し、3D CADやCAE、3Dプリンタ関連事業、製品開発、新規事業支援のサービスを積極的に推進している。著書に著書に『絵ときでわかる3次元CADの本』（日刊工業新聞社刊）などがある。