高機能・高精度流体解析ソルバ CRUNCH CFD

CRUNCH CFD 3.0リリースのお知らせ

新バージョンCRUNCH CFD 3.0を2013年6月27日にリリースを行いました。以下に、CRUNCH CFD 3.0に搭載された新機能をご紹介します。

リメッシュ機能CRISP CFD

物体移動を実現する新機能CRISP CFDが搭載されました。先行バージョンの機能（略称：MVGRD）は、メッシュ配置を保った状態でのメッシュ変形により、物体や固体壁の移動を模擬していますが、この手法ではメッシュ品質を維持する都合から、変位移動量に制約があります。最新版のCRUNCH CFD 3.0に搭載された非構造格子のリメッシュ機能CRISP CFDは、メッシュ品質に基づきアダプションを行えるのが特長です。物体が大変位の移動をする際に、物体周囲の格子品質を維持する目的で、非定常解析中に自動的にリメッシュを行う機能です。
このCRISP CFDは、CRUNCH CFD 3.0本体と連成して大変位の物体移動を実現しますが、両者は異なるモジュールであり、独立にランセンス管理をします。すなわち、CRISP CFD使用には、CRUNCH CFD本体と別のライセンス契約が必要となります。
尚、リメッシュ機能は、物体移動や解適合格子（例：温度勾配を検知しての局所的な格子精細化）に応用されます。CRUNCH CFD 3.0のCRISP CFDは前者の物体移動の機能のみです。後者の解適合格子の機能は対象ではありませんのでご了承ください。

Laminar Flamelet燃焼モデル

新たな燃焼モデルLaminar Flameletモデルが搭載されました。燃焼モデルは多数の種類が提案されていますが、一般的に高精度な手法ほど計算負荷が高く、計算ロバスト性を確保することが困難な傾向にあります。先行バージョンでは、詳細素反応解析により燃焼解析を行っており、高精度ながら計算負荷が高いのに対して、CRUNCH CFD 3.0に搭載されたLaminar Flameletモデルは、前処理による化学反応計算とCFD主要部での流動計算を分離することで、精度と計算負荷のバランスと、優れた計算ロバスト性を両立させています。また、前処理で作成した反応データベースを、CFD主要計算で参照します。
CRUNCH CFDのLaminar Flamelet燃焼モデルでは、超臨界を含む実在状態方程式に対応しているのが特長であり、液体ロケット燃焼への応用が可能となります。また、ロバストなLaminar Flamelet燃焼モデルの解析結果を初期値として、詳細素反応解析をリスタート可能であり、両手法で異なる化学種に関わる輸送変数は内部処理で対応しています。この機能により、素反応解析の計算初期における計算不安定性を回避することができ、特に液体ロケット燃焼への応用に役立ちます。
ただし、このLaminar Flameletモデルは拡散燃焼にのみ適用可能です。未反応の予混合状態を扱うことが出来ないため、予混合燃焼には適用できませんので、ご注意下さい。
燃焼解析は、火炎構造（温度、化学種濃度）データベースを引用してCRUNCH CFD本体で行いますが、火炎構造データベースを作成する前処理ツールは、CRUNCH CFDとは独立したモジュールであり、独立にライセンス管理されます。すなわち、この前処理ツールの使用には、CRUNCH CFD本体と別のライセンス契約が必要となります。

CRUNCH CFD V2.4.1リリースのお知らせ
◆2011年10月15日、V2.4のメンテナンスとして、CRUNCH CFD V2.4.1がリリースされました。主要な新機能、不具合対応は下記となります。 ●rotor-stator BCの機能改善流体モジュール（COMPあるいはINCOMP）を不連続格子で接続する機能であり、ターボ機械以外にも一般的に適用出来る機能です。今回、ターボ機械への応用を意図した機能改善が行われました。ローター１ピッチ分の流路と（ボリュートのような）ステーター全周の接続が可能となりました。オプションとしてミキシングプレーンを併用することが応用上の前提となります。 ●PROPZONEの上限数増加領域を指定した初期化機能であるPROPZONEの適用領域数の上限が50に増加しました。 ●回転系でのモニター点（trace point）の不具合改善回転方向に周期境界を有する系での物理量モニターの位置の定義に不具合がありました。これは、モニター点位置への回転方向周期境界の適用アルゴリズムのバグであり、この不具合を改善しました。 ●渦度ベクトル可視化の不具合改善領域分割された解情報を可視化用plot fileに結合する際の渦度ベクトルに関する不具合を改善しました。合わせて、GUIに関して下記の機能追加と不具合対応を行いました。 ●GUI：SRK実在流体の指定に関する不具合（例：H2指定がN2に変わってしまう）を改善しました。 ●GUI：初期化のPROPZONE、点モニターのtrace pointの編集機能向上既に定義した情報のコピーや順番変更、削除の編集機能が追加されました。 ●GUI：reference valueの流用編集参照値reference value（圧力、温度、化学種濃度など）を初期化のPROPZONEや境界条件にコピーして、流用できるようになりました。 ●GUI：トレース点可視化の改善従来、全体を拡大表示すると、点モニターのtrace pointを示す球も拡大してしまい、視認性の障害になっていました。今回、この球の大きさが一定になり、視認性が向上しました。 ●GUI：可視化の遠近法適用の制御可視化の際、遠近法適用の有無が選択可能になりました。 ●GUI：リリース後の不具合対応 CRUNCH CFDソルバーとGUIは同時にリリースした組み合わせでの使用を推奨しています。CRUNCH CFD V2.4.1リリース時のGUI(r606)に、&BCS、&PROPZONE内の一部情報（圧力など）がcasename.inpに反映されない不具合がありました。これに対するFIX版として、GUI(r624)をユーザーの皆様にお届けしております。

CRUNCH CFD V2.4.1リリースのお知らせ

◆2011年10月15日、V2.4のメンテナンスとして、CRUNCH CFD V2.4.1がリリースされました。主要な新機能、不具合対応は下記となります。

●rotor-stator BCの機能改善

流体モジュール（COMPあるいはINCOMP）を不連続格子で接続する機能であり、ターボ機械以外にも一般的に適用出来る機能です。今回、ターボ機械への応用を意図した機能改善が行われました。ローター１ピッチ分の流路と（ボリュートのような）ステーター全周の接続が可能となりました。オプションとしてミキシングプレーンを併用することが応用上の前提となります。

●PROPZONEの上限数増加

領域を指定した初期化機能であるPROPZONEの適用領域数の上限が50に増加しました。

●回転系でのモニター点（trace point）の不具合改善

回転方向に周期境界を有する系での物理量モニターの位置の定義に不具合がありました。これは、モニター点位置への回転方向周期境界の適用アルゴリズムのバグであり、この不具合を改善しました。

●渦度ベクトル可視化の不具合改善

領域分割された解情報を可視化用plot fileに結合する際の渦度ベクトルに関する不具合を改善しました。

合わせて、GUIに関して下記の機能追加と不具合対応を行いました。

●GUI：SRK実在流体の指定に関する不具合（例：H2指定がN2に変わってしまう）を改善しました。

●GUI：初期化のPROPZONE、点モニターのtrace pointの編集機能向上

既に定義した情報のコピーや順番変更、削除の編集機能が追加されました。

●GUI：reference valueの流用編集

参照値reference value（圧力、温度、化学種濃度など）を初期化のPROPZONEや境界条件にコピーして、流用できるようになりました。

●GUI：トレース点可視化の改善

従来、全体を拡大表示すると、点モニターのtrace pointを示す球も拡大してしまい、視認性の障害になっていました。今回、この球の大きさが一定になり、視認性が向上しました。

●GUI：可視化の遠近法適用の制御

可視化の際、遠近法適用の有無が選択可能になりました。

●GUI：リリース後の不具合対応

CRUNCH CFDソルバーとGUIは同時にリリースした組み合わせでの使用を推奨しています。CRUNCH CFD V2.4.1リリース時のGUI(r606)に、&BCS、&PROPZONE内の一部情報（圧力など）がcasename.inpに反映されない不具合がありました。これに対するFIX版として、GUI(r624)をユーザーの皆様にお届けしております。

CRUNCH CFD V2.4リリースのお知らせ
◆2011年8月11日、CRUNCH CFD V2.4がリリースされました。主要な新機能は下記となります。 ●ISAT（In-Situ Adaptive Tabulation）の搭載燃焼などの詳細化学反応解析の計算時間を短縮する機能です。素反応の計算を行いながら、計算過程を自動的にパターン化して、デーダベースを作成して、収束計算の後半では素反応を計算しないでデータベースを参照することで、収束までの計算時間を短縮します。 ●SA（Spalart-Allmaras）乱流モデルの搭載 RANSの一種であり、渦粘性を輸送計算する一方程式モデルです。剥離の無い壁乱流に好適であり、航空分野での応用実績が豊富です。剥離を伴う場合には、二方程式モデルの適用が推奨されます。二方程式モデルに関しては、現状機能のk-εモデルに加え、SST k-ωモデルの搭載を準備中です。 ●THERMALモジュールでの外部境界条件の拡張固体熱伝導解析を行うTHERMALモジュールの熱的な外部境界条件として、これまでの温度指定（解として熱流束を求める）、熱流束指定（同、温度を求める）に加え、対流と輻射による外部伝熱境界条件（同、伝熱バランスより熱流束と温度を求める）が使用可能となりました。外部熱伝達率、外表面放射率、対流と輻射の外部参照温度を入力します。 ●完全ガスに対する一定の輸送性質の設定 COMPモジュールでは、用いる状態方程式（Fluid model, IFLUID）と輸送性質の計算法（IVISC）が関連付けられています。このため、温度に依存しない一定値の輸送性質（粘性係数、熱伝導率）を設定することが出来ませんでした（例外として、IFLUID=-4の亜臨界圧の気液混相解析では、気液各相に一定値の輸送性質を定義します。）。今回、単成分の完全ガスで、一定値の輸送性質を設定するオプションを用意しました。その他、可視化用plot fileに、渦度成分やヘリシティが出力されます。また、COMPモジュールでは複雑なエンタルピーの定義式が用いられますが、静エンタルピと淀み点エンタルピが出力されるようになりました。

CRUNCH CFD V2.4リリースのお知らせ

◆2011年8月11日、CRUNCH CFD V2.4がリリースされました。主要な新機能は下記となります。

●ISAT（In-Situ Adaptive Tabulation）の搭載

燃焼などの詳細化学反応解析の計算時間を短縮する機能です。素反応の計算を行いながら、計算過程を自動的にパターン化して、デーダベースを作成して、収束計算の後半では素反応を計算しないでデータベースを参照することで、収束までの計算時間を短縮します。

●SA（Spalart-Allmaras）乱流モデルの搭載

RANSの一種であり、渦粘性を輸送計算する一方程式モデルです。剥離の無い壁乱流に好適であり、航空分野での応用実績が豊富です。剥離を伴う場合には、二方程式モデルの適用が推奨されます。二方程式モデルに関しては、現状機能のk-εモデルに加え、SST k-ωモデルの搭載を準備中です。

●THERMALモジュールでの外部境界条件の拡張

固体熱伝導解析を行うTHERMALモジュールの熱的な外部境界条件として、これまでの温度指定（解として熱流束を求める）、熱流束指定（同、温度を求める）に加え、対流と輻射による外部伝熱境界条件（同、伝熱バランスより熱流束と温度を求める）が使用可能となりました。外部熱伝達率、外表面放射率、対流と輻射の外部参照温度を入力します。

●完全ガスに対する一定の輸送性質の設定

COMPモジュールでは、用いる状態方程式（Fluid model, IFLUID）と輸送性質の計算法（IVISC）が関連付けられています。このため、温度に依存しない一定値の輸送性質（粘性係数、熱伝導率）を設定することが出来ませんでした（例外として、IFLUID=-4の亜臨界圧の気液混相解析では、気液各相に一定値の輸送性質を定義します。）。今回、単成分の完全ガスで、一定値の輸送性質を設定するオプションを用意しました。

その他、可視化用plot fileに、渦度成分やヘリシティが出力されます。また、COMPモジュールでは複雑なエンタルピーの定義式が用いられますが、静エンタルピと淀み点エンタルピが出力されるようになりました。

CRUNCH CFD V2.3リリースのお知らせ
◆2011年5月24日、CRUNCH CFD V2.3がリリースされました。主要な新機能は下記となります。 ●移動変形格子（MVGRD）の機能追加格子変形の計算法に関して、従来の微分方程式法（弾性体変形の基礎式を流用、四面体格子向け）とともに、代数式法（壁からの距離を参照した幾何計算、六面体格子向け）を追加して、利便性を向上させました。 ●部分領域での計算安定化処置（FIRST_ORDER_ZONE） CRUNCH CFDは非構造格子による有限体積法を採用しているため、非粘性項のスキームとして一次風上と二次風上を準備しています。両者使い分けの方針として、前者は計算初期の安定化、後者は収束解の精度向上を意図しています。すなわち、精度を優先するために、二次風上を用いて収束解を取得することを推奨しています。ここで、この新機能では、指定領域内部に限定して一次風上を適用することにより、部分領域での計算安定化を図ることができます。 ●亜音速出口境界での流量指定（ターゲットマスフロー） CRUNCH CFDは特性の理論に基づく密度ベースソルバであるため、亜音速出口境界での質量流量の直接指定ができません。この新機能では、出口静圧を自動調整することで、ユーザー指定の出口質量流量を反復計算の収束解として取得します。

CRUNCH CFD V2.3リリースのお知らせ

◆2011年5月24日、CRUNCH CFD V2.3がリリースされました。主要な新機能は下記となります。

●移動変形格子（MVGRD）の機能追加

格子変形の計算法に関して、従来の微分方程式法（弾性体変形の基礎式を流用、四面体格子向け）とともに、代数式法（壁からの距離を参照した幾何計算、六面体格子向け）を追加して、利便性を向上させました。

●部分領域での計算安定化処置（FIRST_ORDER_ZONE）

CRUNCH CFDは非構造格子による有限体積法を採用しているため、非粘性項のスキームとして一次風上と二次風上を準備しています。両者使い分けの方針として、前者は計算初期の安定化、後者は収束解の精度向上を意図しています。すなわち、精度を優先するために、二次風上を用いて収束解を取得することを推奨しています。ここで、この新機能では、指定領域内部に限定して一次風上を適用することにより、部分領域での計算安定化を図ることができます。

●亜音速出口境界での流量指定（ターゲットマスフロー）

CRUNCH CFDは特性の理論に基づく密度ベースソルバであるため、亜音速出口境界での質量流量の直接指定ができません。この新機能では、出口静圧を自動調整することで、ユーザー指定の出口質量流量を反復計算の収束解として取得します。

CRUNCH CFD V2.2リリースのお知らせ
◆2011年4月1日、CRUNCH CFD V2.2がリリースされました。主要な新機能は下記となります。 ●GUIとの正式接続入力情報の整合性確認が容易になりました。特に、マルチモジュールでのモジュール間整合性の確認に便利な機能です。 ●格子変形（MVGRD）剛体壁の移動を模擬するため、格子変形の機能をサポートしました。ただし、格子を切り直す機能は現状サポートしていないため、変位の大きな移動は模擬できません。

CRUNCH CFD V2.2リリースのお知らせ

◆2011年4月1日、CRUNCH CFD V2.2がリリースされました。主要な新機能は下記となります。

●GUIとの正式接続

入力情報の整合性確認が容易になりました。特に、マルチモジュールでのモジュール間整合性の確認に便利な機能です。

●格子変形（MVGRD）

剛体壁の移動を模擬するため、格子変形の機能をサポートしました。ただし、格子を切り直す機能は現状サポートしていないため、変位の大きな移動は模擬できません。

CRUNCH CFD V2.1リリースのお知らせ
◆2010年12月23日、CRUNCH CFD V2.1がリリースされました。主要な新機能は下記となります。 ●低温の水素物性の変更（パラ水素）水素分子は核スピンの配向により、オルトとパラの２種類の異性体が存在します。この二つは化学的性質は同じですが、比熱等の熱力学性質が異なります。常温では両者はほぼ一定の比率で存在しますが、絶対零度近くではほぼ100%がパラ水素となります。液体ロケット等での応用に重要となる実在流体物性を使用の際、低温の液体水素の比熱等の物性にパラ水素の割合が増える影響を考慮しました。完全ガスの物性に変更はありません。 ●計算ロバスト性の向上拡散項と関連した淀み点温度の反復計算、及び、実在ガスの状態方程式を用いた際の亜音速入口境界条件の反復計算に関して、収束判定許容誤差の自動調整機能を追加することにより、計算ロバスト性の向上を図りました。

CRUNCH CFD V2.1リリースのお知らせ

◆2010年12月23日、CRUNCH CFD V2.1がリリースされました。主要な新機能は下記となります。

●低温の水素物性の変更（パラ水素）

水素分子は核スピンの配向により、オルトとパラの２種類の異性体が存在します。この二つは化学的性質は同じですが、比熱等の熱力学性質が異なります。常温では両者はほぼ一定の比率で存在しますが、絶対零度近くではほぼ100%がパラ水素となります。
液体ロケット等での応用に重要となる実在流体物性を使用の際、低温の液体水素の比熱等の物性にパラ水素の割合が増える影響を考慮しました。完全ガスの物性に変更はありません。

●計算ロバスト性の向上

拡散項と関連した淀み点温度の反復計算、及び、実在ガスの状態方程式を用いた際の亜音速入口境界条件の反復計算に関して、収束判定許容誤差の自動調整機能を追加することにより、計算ロバスト性の向上を図りました。