CFD モジュールアップデート
COMSOL Multiphysics® バージョン6.4では, CFD モジュールを利用のユーザー向けに, 過渡乱流予測の改良, 壁近傍乱流モデリングの精度向上, 化学反応を伴う流れの高精度シミュレーションが導入されました. これらのアップデートの詳細は以下をご覧ください.
スケールアダプティブ非定常乱流シミュレーション
乱流 (SST) インターフェースは, フォン・カルマン長さスケールを乱流モデルに組み込むことで, スケールアダプティブシミュレーション (SAS) をサポートするようになりました. このアプローチにより, より広範囲の乱流スケールを解析し, 非常に詳細な流れ場が得られます. SAS は, 流体構造連成, 反応流, 非等温流れ, 流体騒音といったマルチフィジックスの分野に適用でき, より正確で洞察に富んだ結果をもたらします.
壁近傍処理を改良した乱流 (楕円ブレンディング R-ε) モデル
新しい 乱流 (楕円ブレンディング R-ε) モデルは, 壁近傍領域の圧力–ひずみ相関式および乱流粘性散逸率式をバルク領域とブレンドすることで, 壁近傍のレイノルズ応力について, 他の部分の挙動を損なうことなく正確な結果を提供します.
反応流のラージエディシミュレーション (LES)
反応流 機能が LES に対応し, 乱流反応系のモデル化の精度を飛躍的に向上させました. LES を 化学, 化学種輸送 および 伝熱 (流体) の各インターフェースと連成することで, 気体および液体中における混合, 伝熱, および化学反応の複雑な相互作用を詳細に捉えることができます. このアプローチでは, 反応熱, エンタルピー拡散, および質量流束を考慮し, 残差ベースの LES モデルによって熱および物質輸送の予測精度を強化します. 温度依存性の流体特性および化学特性を組み込むことで, 濃度, 反応速度, および温度場の非常に現実的な解析が可能になります. 触媒反応器や複雑な混合プロセスの解析においても, LES ベースの反応流モデルは, 従来の乱流モデルでは見落とされがちな重要な現象を明らかにします. なお, LES 機能を使用するには CFD モジュールが必要です.
回転座標系機能：回転領域の代替
新しい 回転座標系 機能は, 定常または時間依存の回転座標系に対する流体流れ方程式を表現するため, 方程式を追加する必要がなく, 回転ドメインの低コストな代替手段となります. また, 換算圧力定式化の使用や, 遠心力に対する静水圧近似の組み込みといったオプションも用意されています.
回転機械における高マッハ数流れのための代数的乱流モデル
回転機械における高マッハ数流れに, L-VEL および 代数的 yPlus 乱流モデルが利用可能になりました. これらの代数モデルは主に, より高度な乱流モデルの最適な初期条件を生成するために使用され, 収束性を向上させます. 例えばターボ機械のシミュレーションなど, 時間依存シミュレーションのより良い開始点を提供します.
CGNS 流れデータインポートと空力音響
空力音響および対流音響シミュレーションが, いくつかの重要な新機能によって改良されました. CGNS ファイル形式で保存された CFD データは,新しい CFD データ （CGNS） 機能と新しい インポート流体流れ インターフェースを使用することで, COMSOL Multiphysics® にインポートできるようになりました. この組み合わせにより, データのインポートと計算メッシュへのマッピングが確実に一貫性を持って行われます. さらに, この新しいインターフェースは, 既存の 背景流体流れカップリング, 空力音響流れソース マルチフィジックスカップリング, マッピングスタディとのシームレスな統合を実現します.
周期境界条件
ダルシーの法則 および リチャーズ方程式 インターフェースに, 新しい 周期境界条件 機能が追加されました. これにより, 2つ以上の境界間の流れに周期性を容易に適用できます. さらに, 圧力ジャンプを直接指定するか, 質量流量を指定することによって, ソース側境界と行先側境界の間に圧力ジャンプを設定することも可能です. この新機能は, マイクロスケールの多孔質構造からの透過性の推定 モデルで紹介されています. 周期境界条件は, 代表体積要素をモデル化し, 均質化された多孔質媒体で使用する有効物性を計算するために一般的に使用されます.
自由および多孔質流れカップリングにおける圧力ジャンプオプション
自由および多孔質流れカップリング 機能に, 自由流体領域と多孔質媒体領域の境界における圧力ジャンプを考慮する新しいオプションが追加されました. これにより, 例えば, 多孔質スペーサー材で支持された半透膜における浸透圧や, 多相流における毛細管圧による圧力ジャンプなどをモデル化することが可能になります. チュートリアルモデル 逆浸透法による淡水化 で, この新しいオプションの使用例を確認できます.
濃度勾配駆動型マランゴニ効果
マイクロ流体デバイスおよびプロセスにおいて, 濃度勾配駆動型マランゴニ効果の典型的な例が, 自由表面 および 流体-流体界面 機能に含まれるようになりました. この機能により, “ワインの涙” のような表面張力駆動型現象のモデリングが可能になります.
新しいチュートリアルモデル
COMSOL Multiphysics® バージョン 6.4 では, CFD モジュールに新しいチュートリアルモデルが追加されました.
攪拌タンクリアクターによる抗体薬物複合体の製造*
4枚翼攪拌子付きタンク反応器内の乱流反応流のシミュレーション. 抗体–薬物複合体濃度の等値面およびコンターを可視化することで, 混合効率や反応性能に関する貴重な知見を得ることができます.
*化学反応工学モジュールが必要です
逆浸透法による淡水化
軸回転管と旋回噴流の乱流
スパン方向回転乱流チャネル流れ
