有限要素法の境界条件処理

質問

現在、卒業研究にて海陸風の解析を行っておりますが、境界条件処理において行き詰まっております。閉空間での解析だとうまくできました。開空間ですと側面の境界条件をなにか設定しなければならないのですが、どのような境界条件の手法があるのか教えてください。また側面境界条件で流入出、両方を扱える境界条件はあるのでしょうか？

回答No.2

ElectricGamo · ベストアンサー

ご質問の内容は、両側面で速度をfreeとした際に解が求まるかということでしょうか？

他の未知数が何で、どのような方程式を解いているかが分かりませんので、断言は出来ませんが、両側面においてfreeでは解はうまく求まらないと思います。少なくとも片面において速度の具体的な値を指定して下さい。そうすれば他の面での速度は求まるでしょう。

例えばの話ですが、筒の端に圧力差を与えたとしても、その中を流れる流れはいくらでも作れます。片方の速度を定めて一通りに定まります。それと同じ理屈です。

回答No.1

ElectricGamo

どのような方程式を解いているのか分からないので、アドバイスですが、境界条件としては、流速を与えたりとか、圧力を与えたりとか、やり方は様々です。

有限要素法では境界条件処理は比較的容易ですが、それよりもいかにして現実的な条件を与えるかが重要です。

ご質問を読んで不思議なのですが、閉空間であろうと開空間であろうと、計算機上ではある有限な領域でメッシュを切って解析しているはずですから(閉空間上での解析)、閉空間でも境界条件は何かしら設定しているはずです。例えば、境界における速度が0で、圧力勾配が0というような条件を与えてるのではないでしょうか？それだとするなら、その値を自分が解きたいモデルの値に設定すればいいわけです。

お使いのコードが市販品なら境界条件の処理の部分の説明を読む必要がありますし、自作あるいは代々受け継がれたものならば、ソースコードを読んで境界条件処理の部分を調べて下さい。境界条件の設定次第で結果も大きく変わるでしょうから、卒業研究をまとめる際には境界条件をどのように取り扱ったかが必要となります。

補足

丁寧な回答ありがとうございます。質問の内容に補足させていただきます。
おっしゃってることはまったくもってごもっともです。実際自分も閉空間の時は側面境界にはnon-slipの境界を規定しております。しかし開空間の両側面で流れ場に関してfreeの境界条件を規定（上下面はnon-solip)してしまうとどうもうまくいかず・・・（ちなみに温度場は両側面、上面が断熱。下面に温度を与えております。）例えば海陸風などの温度によって流れ場が決まる時など側面の上部は流出し、下部からは流入があるなどの場合の境界条件を設けることは可能なのでしょうか？