技術資料

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構造解析用語
オイラー-ラグランジュ連携法 (Euler-Lagrange coupling)

流体と構造物が接触している場合、流体の流動と構造物の変形(deformation)は、二つの媒質の共通境界(common interface)を通じて相互に影響を与えます。これらの流体-構造連携解析(fluid-structure interaction analysis)において構造物はラグランジュ記述法(Lagrange description)の有限要素法を、そして、流体領域はオイラー記述法(Euler description)の有限体積法(finite volume method)を主に使用しています。

その主な理由としては、連続体(continuum body)として構造物の変形の程度が流体に比べて非常に小さい変形であるためメッシュ(mesh)のへこみが問題になりません。しかし、流体は流れが非常に複雑であるためラグランジュ基盤のメッシュを適用すると、要素のへこみが大きな問題となります。従って、流体領域は流体の流れとは無関係に常に空間上に固定されたオイラー基盤の格子を適用することになります。

このように動くメッシュと空間上に固定された格子間の共通境界では、メッシュと格子の分布が正確に一致しない場合に流体の圧力と構造物の変形を互いに送受信するための連携処理技術がオイラー・ラグランジュ連携法です。この手法は、ALE連携法(ALE coupling)とは異なり、二媒質が接触している共通境界の幾何学的形状が複雑な場合に非常に効果的です。

その理由は、構造物のメッシュと流体の格子中で密集した境界面を連携メッシュ(coupling mesh)として単純に定義するためです。これらの利点のためほとんどの流体-構造連携解析ではこの連携法を適用しています。その代表的な例が車のタイヤの水膜現象(hydroplaning)、そして、船舶の流体弾性(hydroelasticity)解析が挙げられます。


 
 
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