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2023年04月30日

sfepy 非定常熱伝導解析の例題

テーマ： 3D-CAD＆CAE使いこなしてますか？？(181)

カテゴリ： CAE

以下の例題を確認してみた。
https://sfepy.org/doc-devel/examples/diffusion-time_heat_equation_multi_material.html

↓計算ログ
sfepy: ====== time 6.000000e+01 (step 120 of 120) =====
sfepy: updating variables...
sfepy: ...done
sfepy: updating materials...
sfepy: heat_loss
sfepy: heat_flux_defined_by_func
sfepy: plate

sfepy: powder
sfepy: ...done in 0.00 s
sfepy: nls: iter: 0, residual: 1.287746e+00 (rel: 1.000000e+00)
sfepy: residual: 0.01 [s]
sfepy: matrix: 0.00 [s]
sfepy: solve: 0.00 [s]
sfepy: nls: iter: 1, residual: 2.529867e-12 (rel: 1.964571e-12)
Warning: Ignoring XDG_SESSION_TYPE=wayland on Gnome. Use QT_QPA_PLATFORM=wayland to run on Wayland anyway.
sfepy: solved in 120 steps in 6.27 seconds
$

↓Monicaによる解説

このコードは、熱方程式を解くための `sfepy` ライブラリを使用したサンプルスクリプトです。このスクリプトは、レーザーパウダーベッド融合加工プロセスに着想を得ています。このプロセスでは、レーザーソースが定期的な時間間隔で円形の表面にフラックスを沈積させます。熱はビルドプレートに伝播し、シリンダーの側面にある粉末に伝わります。熱損失は、熱が沈積される表面と底板の両方でニュートン型の熱交換を介して発生します。

このスクリプトでは、熱方程式の弱い形式を解いて、離散化されたフィールド `T` を求めます。このフィールドは、一様な初期条件から始まり、時間とともに変化します。最後の時間ステップの結果フィールドは、isosurface として可視化できます。また、温度の時間変化は出力ディレクトリに画像ファイルとして保存されます。

コードの中で使用される定数や変数には以下が含まれます：

- `nominal_heat_flux`: 表面に沈積される平均熱フラックス
- `alpha`: 粉末の熱伝導率

- `t_stop`: 熱源が加熱を停止する時間
- `T0`: 初期温度
- `h`: ニュートン型熱交換係数
- `mm`: ミリメートル単位の長さを表す定数
- `filename_mesh`: メッシュファイルのパス

また、このスクリプトは、SI 単位系（メートル、キログラム、ジュールなど）を使用しますが、温度は摂氏で表されます。
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