仕様書 S-02 · REV A · 更新日 2026 年 9 月

S-02 · CFD

どのように流れるのか?根拠を示せる荷重、圧力損失、温度。

外部空力、内部流れ、共役熱伝達の定常・非定常 CFD — 追跡可能な境界条件、メッシュの妥当性を証明する格子依存性検討、そして設計判断に必要な数値にまとめた結果。

∇·(ρu) = 0∂(ρu)/∂t + ∇·(ρu⊗u) = −∇p + ∇·τΔp · F · T_max
[✓] データ交換前に NDA を締結[✓] スコープと価格を固定[✓] 独立した社内チェック
図1 — 鈍い物体まわりの流れ · 流線 模式図 流れ高速
S-02 · 概要仕様
標準的な業務範囲
外部空力、風荷重、内部流れ、HVACおよびデータセンターの気流、共役伝熱
成果物
署名付き PDF レポート、力と圧力の表、分布図。ケースファイルはご要望に応じて
リードタイム
書面のスコープで合意
乱流
RANS(k-ω SST、k-ε)· URANS · スケール解像解析はご要望に応じて
機密保持
ファイルを交換する前に NDA を締結
品質
すべてのレポートに格子収束検討を記載
範囲を定めた見積もりを依頼 →

01 / 必要となる場面

この解析で答えが出る問い。

CFDに費用をかける価値があるのは、流れが設計を決めるときです。手計算できない荷重、運転中ずっとエネルギーを消費する圧力損失、超えてはならない温度上限などです。

必要な数値(力、圧力損失、温度)から出発し、それに合わせてモデルの規模を決めます。

Q1構造物や外装は実際にどれだけの風荷重を受けるのか?→ 外部流れのRANS + FEA用の圧力マップ
Q2なぜ圧力損失が設計値より大きいのか?→ 内部流れ、損失の内訳
Q3機器は許容温度を下回るか?→ 共役伝熱(CHT)
Q4室内のどこにホットスポットや再循環が生じるのか?→ 気流解析 · データセンター / HVAC
Q5流れは定常か — それとも渦を放出して振動するか?→ URANS、力の時刻歴 & スペクトル
Q6これらの設計案のうち、どれが最も高い性能を発揮するか?→ パラメトリックCFD / DoE

02 / 成果物

お受け取りいただくもの。着手前に書面で。

各項目は、お客様が承認するスコープ文書に記載されます。最後になって予想外の項目が出てくることはありません。

PDF

技術レポート

範囲、前提条件、モデル、境界条件、結果、結論。署名済み、改訂管理済み。

XLSX · PDF

力・圧力の換算表

ケースおよびバリエーションごとの積分した力とモーメント、圧力損失、流量配分、温度。

レポートに記載

コンター図

結果を説明する断面や表面上の速度、圧力、温度。

お問い合わせください

圧力・温度分布図

構造解析または熱解析用に出力し、お客様のメッシュにマッピングした表面荷重。

付録

検証付録

格子収束検討(GCI)、残差とモニターの履歴、質量・エネルギー収支。

レポートに記載

設計推奨

損失、ホットスポット、剥離がどこから生じるのか、そしてどの変更でそれらを低減できるか。

3 時間 オンライン

結果レビュー会議

貴社のエンジニアとのウォークスルー。ご質問には回答し、最終改訂版に記録します。

修正ラウンド

合意した範囲内の設計変更に対する再解析。レポートには改訂履歴を記載します。

03 / 手法

問いに合った解析を — 最も高価な解析ではなく。

乱流モデル、時間の扱い、壁面解像度は、必要な量に合わせて選び、その上で格子検討により答えがメッシュに依存しないことを示します。

図0 — 鈍い物体まわりの流れ(模式図)
解析適用場面主な成果物代表的な参照規格
定常 RANS統計的に定常な流れにおける時間平均荷重、圧力損失、流量配分力、Δp、速度場・圧力場k-ω SST · k-ε
非定常(URANS)渦放出、脈動流入、起動時など、時間に依存する挙動力の時刻歴とスペクトル、ストローハル数時間刻み検討を含む
共役伝熱流体と固体の間で熱が移動 — 電子機器、エンクロージャ、熱交換器固体と流体の温度、熱伝達係数→ S-04 熱解析と連携
風荷重基準の風圧係数ではカバーできない形状の建物、筐体および設備c_p 分布、正味の力、FEA 用の圧力マップEN 1991-1-4 §1.5 · ASCE 7
内部流れ & 圧力損失ダクト、マニホールド、バルブ、フィルター、冷却回路Δp と流量の関係、損失係数、流れの均一性
多相流 / 自由表面スロッシング、噴霧、相分離 — ご要望に応じて相分布、壁面への荷重
スケール解像解析(LES / DES)RANS が破綻することが知られている領域:大規模な剥離、空力音響の音源非定常の場とスペクトルお問い合わせください · → S-05 音響
図 2 — 壁近傍の解像度 — 壁法則模式図
y⁺ ≈ 1 · 壁面解像 30 < y⁺ < 300 · 壁関数 u⁺ = y⁺ バッファ層 u⁺ = (1/κ) ln y⁺ + B 1 5 30 300 log y⁺ → u⁺ 第 1 セルは、粘性底層を解像する(y⁺ ≈ 1)か、壁関数用に対数層(約 30–300)に置きます。緩衝層には決して置きません。どちらを採用したか、および達成した y⁺ をレポートに記載します。
図 3 — 格子収束とリチャードソン補外模式図
GCI_fine 細 中 粗 φ_ext (h → 0) 格子間隔 h → 結果 φ 系統的に細分化した 3 つのメッシュから観測次数と外挿値を求め、格子収束指数 GCI = 1.25·|ε| / (rᵖ − 1) を数値的不確かさとして報告します。

04 / プロセスとスケジュール

課題の概要から、署名入りのレポートまで。

5つのステップ、それぞれに明確な引き継ぎ。当社が何を必要とし、お客様が何を受け取るのか、常にわかります。

  1. 012 日

    範囲確認の打ち合わせ

    お客様にご用意いただくもの課題の概要、図面、納期
    当社が提供するものNDA、質問リスト、不足データ
  2. 022 日

    範囲 & 固定見積もり

    お客様にご用意いただくもの運転点、流体データ、目標とする量
    当社が提供するもの書面による範囲、前提条件、合否判定基準、価格
  3. 032 日

    モデルとメッシュ

    お客様にご用意いただくものCAD、境界条件、熱負荷
    当社が提供するもの中間確認:解析領域、メッシュ、境界条件の図
  4. 047 日

    解析 & 検証

    お客様にご用意いただくものなし — 社内工程
    当社が提供するもの格子収束検討、収束・収支のチェック、第二の技術者によるレビュー
  5. 052 日

    レポート & レビュー

    お客様にご用意いただくものドラフトへのコメント
    当社が提供するもの署名付きレポート、ファイル、レビュー会議

05 / 入力データ

お客様にご用意いただくもの。

必須
  • [✓]形状 — STEP / IGES / Parasolid、または寸法入り図面
  • [✓]運転点 — 流量または流速、圧力、温度
  • [✓]流体および材料の物性
  • [✓]境界条件 — 流入口、流出口、熱源、周囲条件
  • [✓]必要な物理量とその許容限界
  • [✓]結果を使って下す判断と、その期限
あれば有用
  • [+]比較用の試験データまたは実測データ
  • [+]過去の計算または CFD 結果
  • [+]ファン・ポンプの性能曲線と部品データシート
  • [+]設置状況の写真
  • [+]顧客または承認者からのコメント
データが不完全な場合ほとんどのプロジェクトはそこから始まります。不足している情報はスコープ設定の打ち合わせで一覧にします。仮定せざるを得ない事項はすべてレポートの前提条件一覧に記録し、モデルの中に隠すことはありません。

06 / レポート内容

購入前にレポートをご覧ください。

平均60ページの、署名付きで改訂管理されたレポート。それに基づいて行動する方に向けて書かれています。すべての力、圧力損失、温度は、運転点、境界条件、収束が確認されたメッシュまでさかのぼることができます。

  1. T1
    前提条件の登録簿すべての前提条件に番号を付け、根拠を示し、影響を受ける結果と紐づけます。
  2. T2
    境界条件のトレーサビリティすべての流入口、流出口、熱源を、その値と出典とともに一覧にします。
  3. T3
    検証のエビデンスGCI による格子収束検討、収束履歴、質量・エネルギー収支 — 主張するだけでなく、実際にレポートに含めます。
  4. T4
    再現可能な設定ケースを再実行できるよう、ソルバー、バージョン、乱流モデル、スキーム、設定を明記します。
  5. T5
    平易な言葉での結論管理者が読める1ページ:限界内かどうか、どの程度か、そして何を変えるべきか。

07 / 適用分野

代表的な流れとシステム。

データセンター & 電気室気流 · ホットスポット · 冷却
建物 & 筐体風荷重 · 風圧係数
エネルギー設備発電機エンクロージャ · 換気 · 排気
ダクト & マニホールド圧力損失 · 流量配分
車両外部空力 · エンジンルームの冷却
鉄道車両HVAC の気流 · 横風
船舶システム機関室の換気 · 吸気口
航空宇宙機器換気 · 内部流れ

08 / 規格

承認者が読む条項に照らして確認。

検証は確立された手順に従い、荷重と限度値はプロジェクトの設計規格から採用して、レポートに引用します。

規格用途
ASME V&V 20CFD と伝熱における検証と妥当性確認
Celik et al. (2008)格子収束(GCI)の手順、J. Fluids Eng. 130(7)
EN 1991-1-4風作用 — §1.5 が認める範囲での数値解析手法
ASCE 7建物およびその他の構造物の風荷重(比較)
ASHRAE TC 9.9データ処理環境の熱ガイドライン(吸気温度の限度)

09 / ご依頼の流れ

3 つの協業スタイル。

価格は書面で定めた範囲ごとに固定です。お支払いいただくのは、明確に定義された問いへの回答であり、上限のない作業時間ではありません。

E-01プロジェクト

固定スコープのプロジェクト

最適な用途
明確な問いを伴う、特定された部品または構造物
価格
範囲定義後の固定価格見積もり
課題の概要から始める
E-02リテイナー契約

エンジニアリング・リテイナー契約

最適な用途
継続的な解析ニーズを持つ設計チーム
価格
範囲に応じて見積もり
リテイナー契約の相談
E-03レビュー

第三者レビュー

最適な用途
他者が行ったFEAや手計算のチェック
価格
固定価格の見積もり
レビューを依頼する

10 / FAQ

すべてのプロジェクトの前に確認します。

その他のご質問は?課題の概要に書いてください — 回答は範囲とともにお送りします。

どのソフトウェアを使用していますか?

Tessera(当社が開発しているソルバー)は、現在このサイトの無料計算ツールを動かしており、各ツールは参照ケースとともに公開しています。プロジェクト業務では、結果が満たすべき規格に照らしてソルバーを選定し、書面のスコープに明記します。すべてのレポートにソルバー、バージョン、乱流モデル、数値スキームを記載するため、解析ケースを再現できます。

CFDは風洞試験や流れの試験の代わりになりますか?

必ずしもそうではありません。多くの産業用形状では、検証済みのRANSモデルで設計に使える荷重が得られます。規格やリスクの観点から試験が必要な場合は、スコープにその旨を明記します。

定常か非定常か — どう判断するか?

物理現象に基づいて判断します。流れが渦を放出する場合や流入条件が変動する場合、定常解析の結果ではピーク荷重が見えなくなることがあるため、非定常解析を実施し、力の時刻歴とスペクトルを報告します。

メッシュが十分に細かいことは、どうすればわかるのか?

体系的に細分化した少なくとも 3 つのメッシュで解析し、お客様が使用する量についてグリッド収束指数(GCI)を報告します。

結果を当社の構造モデルに使えますか?

はい。表面の圧力と温度を FEA メッシュにマッピングできます。S-01 構造解析および S-04 熱解析をご覧ください。

価格はどのように決まりますか?

書面のスコープによる:ジオメトリのクリーンアップ、運転点とバリエーションの数、非定常解析や共役熱伝達が必要かどうか。

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11 / 課題の概要

運転点をお送りください。書面で範囲をお返しします。

何がどこを、どの流量と温度で流れるのか、そしてどの数値が設計を決めるのかをお知らせください。質問、または固定範囲でご回答します。

  • [✓] データ交換前に NDA を締結
  • [✓] 2営業日以内に回答
  • [✓] スコープ、前提条件、受入基準を書面で提示