衛星の軌道熱解析例

Femap/Thermal

Femap/Thermalは、汎用有限要素法プリ・ポストプロセッサFemap専用に開発された有限差分法熱解析プログラムです。
Femapで作成された有限要素法モデルは、自動で有限差分法モデルに変換されるので、解析手法の違いを意識する必要はありません。

軽快で操作性にすぐれたプリ・ポストプロセッサ Femap とシームレスに結合し、CADデータからの解析モデル作成、解析条件の設定、解析、ポスト処理の一連の解析作業をストレスなく行なうことができます。

Femap Thermal は、定常状態から過渡状態の問題に対応し、熱伝導、熱伝達、熱輻などの熱解析に必要な解析機能はもちろんのこと、多くの解析機能をご利用いただけます。

Femap Thermalは、リーズナブルな価格ながら、これまで複雑で難しいと思われがちな、熱リンクの作成、輻射や自然／強制対流の設定を簡単に行なうことができ、構造物の熱設計を効率よく行なうことができます。また、輻射計算には必須の形態係数の計算を洗練されたアルゴリズムを用いて、高速に行なうことができ、計算コストを抑えることもできます。

基本モジュールの Thermal に加え、高度な解析を実現する Advanced Thermal を製品オプションとして導入いただくと、より幅広い分野での熱解析に対応することができます。
また、Femap Flow と組み合わせることで、熱と流体を連成させた熱流体解析が可能になり、解析の幅が広がります。

• 有限差分法熱解析ソルバーであるTMG (Thermal Model Generator) をFemapと連携できる
• Femapと連携することにより、快適で簡易なモデル作成、視覚的に優れた結果表示を可能
• TMGを利用して熱伝導問題に関する伝導、対流、輻射、および相転移を解析可能
• 基本的な解析機能を兼ね備えたFemap/Thermal、高度な解析を実現するFemap/Advanced Thermal の2ラインナップで構成
• 解析の制限

最大ノード数	10,000,000
最大エレメント数	10,000,000
ビューファクタ	VUFFファイル（ビューファクタ格納ファイル）の サイズが2GB以下 （概略ビューファクタ数：35,000,000)
最大プロパティ数	99,999
最大グループ数	100,000

• 固体熱伝導解析
• 固体熱伝導解析 温度依存性、異方性、相転移をもつ熱伝導材料の固体内部での熱伝導を取り扱うことができます

• 熱結合解析

構造解析で用いられるコンタクトに似た機能で、節点がつながっていない２つのメッシュ間に接触熱伝導や熱輻射結合などを定義し、熱的なつながりを作成 この機能は、アッセンブリモデルで、異なるメッシュサイズで作成されたパーツ間を熱的に結合する場合や、サーマルコンパウンドなどの熱コンダクタンスを考慮する場合や、多層 断熱材（MLI）などをモデル化する場合に大変便利な機能です。

• 境界条件

• 温度、発熱、熱流束などの多岐に渡る境界条件を一定あるいは時間の変数として定義することができます。
• ヒステリシスを考慮したサーモスタットを境界条件として定義することもできます。

• 境界条件
• 温度、発熱、熱流束などの多岐に渡る境界条件を一定あるいは時間の変数として定義することができます。
• ヒステリシスを考慮したサーモスタットを境界条件として定義することもできます。
• 非形状リンク生成
• 構造モデルで表現しにくい熱リンクや、非形状要素をモデル化することができます。
• この機能は、ヒートパイプや容量の大きな熱源に接しているモデルの解析に用いることができます。
• 対流熱伝達
• テーブルや公式の形で対流境界条件を与えることができます。

• 熱輻射

簡単に熱輻射の設定を行なうことができ、自動で散乱面に対して形態係数を計算し熱輻射リンクを算出します。 熱輻射リンクの計算はGebhardt法のいずれかを選択することができます。 熱的に相互に独立した複数のサブモデルが存在していても、同時に処理することができます。 大規模モデルの計算処理を早くするためのオプションも用意されています。 形態係数の計算には、OpenGLグラフィックカードを利用した非常に高速なHemicube法を選択することができます。

• 解析の設定
• 初期条件の設定を一定値、解析結果から行なうことができます。
• このリスタート計算の方法を数多く取り揃えており、計算に時間のかかる形態係数の再利用など効率よく解析できます。
• モデルを効率よく管理するためのツールが用意されており、設定した条件の確認/編集などを簡単に行なうことができます。
• 出力したい解析結果を選択することができ、出力された結果はFemapでポスト処理することができます。

* Thermalの機能に追加して、次の機能をお使いいただけます。

• 境界条件
• ペルチェクーラー、PID制御のサーモスタットをモデル化することができます。
• 対流熱伝達
• 様々な形状に対するコリレーションを用意しており、形状特性や重力方向などを指定するだけで熱伝達係数を自動で推定します。
• １Dフロー
• １次元フローチューブによるフローネットワークを構築し、強制/自然対流を計算することができます。
• 流路の断面形状の変化、圧力降下や流速分布も考慮することができます。
• 計算は、水力学的手法と実験式を組み合わせて行い、高速に処理できます。

• 熱輻射

規則反射面および透過を考慮して、双方向レイトレーシングや形態係数の計算を行い、熱輻射リンクを算出することができます。 太陽光線や赤外線などの輻射熱源による加熱を解析できます。また、日照解析、軌道熱解析を行うための機能も搭載しています。 この機能をお使いいただくと、レーザー光による加熱、レンズのモデル化、人工衛星などの軌道熱環境のモデル化、高層ビルの日照解析を行なうことができます。

• 関節モデリング機能
• モデルに並進・回転を与えることで時刻に応じてモデルを動作させながら、形態係数の計算を行なうことができます。
• この機能を用いると人工衛星のパドルや移動熱源などのモデル化を行なうことができます。
• モデルの縮退
• 複雑なモデルを計算結果に基づいて簡略化し、新たに熱モデルとして再構築することができます。
• 通電によるジュール発熱
• 電子回路などの実装設計で、電流または電圧を境界条件として設定するだけで半導体部品のジュール発熱やそれに伴う温度分布を計算することができます。

Femap Thermalは、ThermalとオプションのAdvanced Thermalから構成されます。
Thermal、Advanced Thermalでは次のような機能をお使いいただけます。

	製　　　　品　　　　名
機　　　　　能	Thermal	Advanced Thermal
定常熱伝導計算	○	○
過渡熱伝導計算	○	○
対流熱伝達／フローネットワーク	－	○
熱結合と非形状コンダクタンス	○	○
輻射形態係数の計算／熱輻射熱伝導	○	◎
レイトレーシング	－	○
関節モデリング	－	○
ジュール発熱	－	○
軌道熱解析／日照解析	－	○
モデルの簡略化	－	○

○ ： 機能を搭載 　 ◎ ： より高度な機能を搭載 　- ： 機能は使用できません

• Femap/ThermalとFemap/Flow 製品との組み合わせによる機能一覧

	製　　　　品　　　　名
機　　　　　能	Flow	Flow + TThermal	Advanced Thermal Advanced Thermal
定常／非定常流れ	○	○	○
流体計算による自然対流	○	○	○
熱解析と流体解析の連成	－	○	○
伝熱工学計算による自然対流	－	○	○
輻射・熱伝達等の熱荷重境界条件	－	○	◎
フローネットワークとの連成	－	－	○

○ ： 機能を搭載 　 ◎ ： より高度な機能を搭載 　- ： 機能は使用できません

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