FlowSimulator3D(Ver.9.0.0)
改良成果資料

2021/09
株式会社HASL
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○改良成果一覧
FlowTetra Ver.9.0.0(1) 流線（粒子運動軌跡）図／描画機能の改良
1-1. アニメーション動画用の画像ファイル出力
1-2. 粒子毎の滞留時間および履歴情報の出力(2) 解析結果／応力成分コンター図の表示

MultiProfileSimulator Ver.9.0.0(1) 新規実装機能／異形押出解析
1-1. ダイと自由表面の個別設定3Dモデル作成
1-2. 対称モデル解析
1-3. 上流側を考慮したダイ流入面への温度／流速分布設定（FlowTetraとの連成機能）(2) 解析精度改善／異形押出解析
2-1. 逆解析における滑り解析機能の改善
2-2. 解析経過の出力機能
Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved1FlowTetra Ver.9.0.0 改良成果
(1)流線（粒子運動軌跡）図 作成機能の改良
流線図
グラフィックアイコン

Ver.9.0.0では、従来の流線図作成機能に以下２点の機能が追加されました。
1-1. アニメーション動画作成用の画像ファイル出力
1-2. 粒子毎の滞留時間および履歴情報の出力
以降では、1. と 2. の新機能について、解析事例を用いて使用方法を説明します。

解析結果ファイルインポート後に、流線図グラフィックアイコンをクリックする.
1. アニメーション動画作成用の画像ファイル出力
2. 滞留時間および履歴情報の出力

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved21-1. アニメーション動画作成用の画像ファイル出力・解析モデル
流路内の2箇所に切欠きを配置Φ50.0

基本メッシュサイズ: 2.5mm
433,638 要素
87,145 節点

750
Φ45.0

・境界条件

・解析結果/流速分布 (スライスコンター図）
ZX断面例

流入口
Q=50 cm3/sec
T= 200 ℃
壁面温度規定T= 180 ℃

XY断面例
流出口
P=0 MPa
樹脂データ: pp.pro
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3（従来機能）

解析結果ファイルインポート後、流線図グラフィックアイコンをクリックし、流入口に粒子を複数配置します。

ポイント(1): オプションをクリックし, 粒子半径とポリゴン分割数を設定する。

値が小さいほど粒子の球形状が荒くなるが、描画時のメモリ消費を削減できる（推奨: 4）。
ポイント(2): 粒子選択は要素重心配置を推奨。
配置しやすい断面表示から、
ボックスピックの要領で選択する。

描画時のメモリ消費の観点から
粒子数は多くても数百オーダにする。
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4アニメーション動画を作成したいコンター内容を選択し、流線図を作成します（従来操作）。
（流線図作成方法の詳細はFlowSimulator3D利用手引書の p.151～を参照ください。）

Calculateボタンをクリック
すると描画が開始される。

ポイント(3): 解析ケース毎に適切な Δt（時間刻み）とサイクル数(N) は異なるため、事前に何度か描画テストを行い確認する。

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（新規操作） 流線図描画後に出現する新規実装されたBmp file out チェックボックスをチェック状態とすると、画像ファイル出力用の新規パネルが出現します。
保存する画像ファイルの構図を考慮して解析モデルの位置および大きさを調整後、保存先のフォルダ名 (Bmp file name) を指定して Fileout ボタンをクリックすると、流線図が再び描画されるとともに、指定フォルダに サイクル数に応じた間隔（＊）で画像ファイル(bmpファイル）が自動保存されます。画像ファイルはbmpfile###.bmpの名称で保存され、###には、000から開始される連番が自動的に設定されます。

保存フォルダは，
解析結果をインポートした元のフォルダ内に生成される。

クリックするとファイル自動保存が開始する。

描画後に出現する
Bmp file output チェックボックスをチェック状態にする（＊）Output interval が1の場合,保存されるbmpファイル数はサイクル数÷出力間隔となります。
(本例では80000/100=800 個)
Output interval に1以上の値を指定した場合にはファイル数を減らすことができます。 例えば
2 の場合、本例では80000/100/2 =400個 になります。
Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved6（参考） Fileout ボタンクリック後、流線図の再描画および画像ファイル自動保存が終了した状態。

ポイント(4): 画像ファイル保存前に,オプションをクリックしエレメントライン
表示を非表示にしておくと流線が見やすくなります。

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（新規操作） 保存された画像ファイルの利用方法として、FlowTetra内で流線図のアニメーション再生が可能です。
具体的には流線図グラフィックアイコンの下部に実装された import ボタンをクリックし、作画対象となるビットマップファイルフォルダを選択します。表示されるファイルオープンダイアログ
ボックス内の任意の画像ファイル1枚をマウスクリック選択すると、フォルダ内の全ての画像ファイルが再生対象となります。

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（新規操作）Importボタンを押した後に表示されるPlayを押すとアニメーションの描画が開始されます。Pauseボタンを押すとアニメーション描画が一時停止し、Replayボタンを押すとアニメーション描画が再開されます。
Cyclicチェックボックスをチェック状態とするとアニメーション描画が繰り返されます。
本機能では、対象フォルダ内の画像ファイルを、タイムラグに設定された時間(単位: msec)毎にコマ送りすことでアニメーション描画を行います。したがって、タイムラグ設定値の増加に伴ってアニメーションの描画速度は遅くなります。

アニメーション描画の遅延時間(msec)

Cyclic チェックボックス(アンチェック：描画後停止，チェック：繰返し描画）

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○動画ファイル作成方法のご紹介
Windows10 の標準アプリケーションとして提供されたフォトを利用し、複数のビットマップファ
イルを利用した動画ファイルの作成が可能です。以降では、フォトを利用した動画ファイルの基本的な作成方法について解説します。

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○フォトのタスクバーへの登録
Windowsスタートアイコンの右に表示されている『ここに入力して検索』の欄にフォトと入力します。フォトが標準アプリケーションとして提供されている場合には、下図に示すようにフォトのア
イコンが表示されますので、マウスポインターをアイコン上にフォーカスし、マウス右クリックボタ
ンを押してタスクバーにピン留めするをプルダウン選択します。

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○フォトの起動とプロジェクト作成
タスクバーのフォトアイコンをマウスクリックすることでフォトが起動します。
メインメニューでビデオエディターをマウスクリック選択し、新しいビデオプロジェクトボタンを押して表示されるメッセージフォームにビデオファイル名を指定してOKボタンを押します。

1. 新しいビデオプロジ
ェクトボタンを押す

2. ビデオファイル名の指定

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123. ＋追加ボタンを押し、このPCからをプルダウン選択します。
4. 表示されるファイルダイアログボックスで、ビデオファイル作成の対象となるビットマップファイルが格納されているフォルダーを選択します。
4. Flow Tetra解析
結果のビットマップ
ファイル保存フォル
ダーを選択

3. ＋追加ボタンを押し，このPCからを
プルダウン選択

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135. 格納フォルダーの左上に表示される先頭のビットマップファイルをマウスクリック選択し、右端のスクロールバーを移動して末尾のビットマップファイルを表示させ，shift keyを押しながら，末尾ビッ
トマウスクリック選択すると下図に示すように格納フォルダー内の全てのビットマップファイルが選択されます。この状態で開くボタンを押します。
6. 次に、表示されるフォームにおいてストーリボードに配置ボタンを押します．
6. ストーリーボードへの配置

5. フォルダー内の全てのファイルを選択して開く

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147. 下部に表示されるストーリボードに登録されたビットマップファイルがビデオファイルの情報として変換されます。デフォルト状態では、一コマ当たりの再生時間は 3 sec になっています。 FlowTetra の結果をアニメーション表示するには、再生時間を短縮することが適します。例えば一コマ当たりの再生時間を0.2 secにするには、ストリートボードの左端のビットマップファイルをマウスクリック選択し、＞ボタンを押して右端末
尾のビットマップファイルをShift keyを押しながらマウスクリック選択して全ファイルを選択します。

7. ストーリーボードの登録情報を全て選択し，期間ボタンを押す

ファイルが多い場合は複数回スクロールしながら全ファイルを選択する

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8. 期間ボタンを押し、下端のテキストボックスに一コマ当たりの再生時間を指定し、Enter keyを押します。
9. 右上に表示されているビデオ再生パネルで再生ボタンを押すと、ビデオの再生状況を確認できます。

8. 再生時間の変更

9. 再生状況の確認

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1610. ビデオの再生状況を確認後、問題なければビデオの完了ボタンを押します。
11. ビデオの画質を高1080p(推奨）とし、エクスポートボタンを押します。
12. ファイルセーブダイアログボックスでビデオファイル名を設定し、エクスポートボタンを押すと、ビデオファイルが選択フォルダー内に保存されます．

10. ビデオの完了
ボタンを押す11. 高1080p(推奨）を選択し，エクスポートボタンを押す
12. ファイル名を指定し，ビデオファイルを保存

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本操作で生成されるビデオファイルの拡張子はMP4です。このファイルは，Windows Media Player で再生可能なビデオファイルです。（作成したサンプル動画: ¥Ver900testsample¥FlowTetraTest¥smf.mp4）
フォトの詳しい操作方法についてはWeb上に多くの情報がアップされていますので参照して下さい．

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1-2. 粒子毎の滞留時間および履歴情報の出力
当機能では、流線図のコンター内容として 4. 滞留時間が追加されました。

流線図作成フォーム

流動解析で滞留時間計算が実施された解析結果ファイルを用いて流線（粒子運動軌跡）図を作成すると、配置した各粒子の運動軌跡に沿って算出される、滞留時間、総ひずみ量（ひずみ速度の時間履歴値）、応力履歴値、粘性発熱履歴値が記載された出力ファイルが自動作成されます。
各粒子に対する出力項目の定義（全粒子数における ip 番目の粒子）・滞留時間 (sec):

Nip, maxcyc × Δt
Nip , maxcyc

・総ひずみ量 (無次元量):

 γɺip, j ∆t
j =0

N ip , maxcyc

・応力履歴値 (kPa・sec): η γɺ ∆t
ip , j ip , j

j =0

N ip , maxcyc : 粒子 ip が, 初期配置位置（0サイクル）から流出口に到達するまでの計算サイクル数∆t : 計算時間刻み（ユーザが設定した共通値）

γɺip , j : 粒子 ip の, j サイクル時の到達位置に該当する
メッシュ要素内のひずみ速度

ηip , j : 粒子 ip の, j サイクル時の到達位置に該当する
メッシュ要素内の溶融粘度

N ip , maxcyc

・粘性発熱履歴値 (kPa): η γɺ ∆t2
ip , j ip , j

j =0

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved19流線図作成後、解析結果ファイルが格納されているフォルダ内に、
粒子履歴情報ファイル: 解析結果ファイル名.ResPartTime が自動生成されます。

粒子履歴情報ファイル(.ResPartTime)の 出力内容
(解析結果ファイル名.ResPartTime を Excel からカンマ区切りで読込んだ状態）
粒子番号

各粒子の初期配置座標 (x, y, z)

配置した粒子数分の情報

(配置時に
自動決定)

滞留時間

総ひずみ量

応力履歴値

粘性発熱履歴値

ip

x0(mm)y0(mm)z0(mm)

restime(sec)strain()1-9.740398

1.597342-100.184

3.212038

3.414138794

30.92300987

38.45876312

2-11.29405

1.682127-100.2286

3.26404

4.021343708

35.07696915

47.5365715

310.32516

1.813751-100.2542

3.232039

3.618645668

32.38460922

41.37178802

416.07960.9586143 -100.2332

3.532053

6.64486599

50.41369247

97.50410461

525.17517

1.886318-100.7826

6.57588830.22059441

164.0048065

757.1625366

6

2.710019

1.032469-100.2989

3.098033

1.617832541

15.41457844

18.99623299

7-3.596924

1.448914-100.3022

3.106033

1.770035028

17.11994553

19.84992409

8-13.668

1.379334-100.3096

3.370045

5.148131847

42.02471161

67.17809296

9-6.124731

1.20265-100.2222

3.134034

2.291533947

22.11129761

24.56310081～
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20

stresshis(kPa･sec) visheathis(kPa)新機能の使用例
・解析モデル(A) 円筒モデル
φ56.3

流路体積: 547.7 cm3
メッシュサイズ: 1.5mm
355,548 要素
69,204 節点(B) 円筒+多孔部モデル
多孔部
30

φ56.3

流路体積: 498.2 cm3
基本メッシュサイズ: 1.5mm
多孔部メッシュサイズ: 1.0mm
646,964 要素
129,440 節点

多孔部XY断面
φ56.3
220

220

φ56.3

φ56.3

・境界条件 （共通）
流入口
Q=100 cm3/sec
T= 200 ℃

壁面温度規定T= 180 ℃

流出口
P=0 MPa

樹脂データ: pp.pro

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21Φ7.5×19新機能の使用例
・解析結果／圧力分布 （従来機能）(A) 円筒モデル(B) 円筒+多孔部モデル

・解析結果／滞留時間分布 （従来機能）(A) 円筒モデル

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解析条件設定フォーム(B) 円筒+多孔部モデル

22

新機能の使用例
・解析結果／流速分布(XZ中心断面) （従来機能）(A) 円筒モデル(B) 円筒+多孔部モデル Flow direction

Flow direction

・解析結果／ひずみ速度分布(XZ中心断面) （従来機能）(A) 円筒モデル

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved(B) 円筒+多孔部モデル

23

新機能の使用例
・解析結果／粒子運動軌跡／滞留時間 （新規機能）

YZ断面表示から要素重心配置
を用いて粒子をX軸に沿って配置した(A) 円筒モデル(B) 円筒+多孔部モデル

粒子数:
266
時間刻み Δt : 0.001
サイクル数: 30,000

粒子数:
284
時間刻み Δt : 0.001
サイクル数: 30,000

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24新機能の使用例（新規機能） 粒子履歴情報ファイル (.ResPartTime) を用いた分析(A) 円筒モデル(B) 円筒+多孔部モデル（参考）
多孔部の流路Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved

25新機能の使用例（新規機能） 粒子履歴情報ファイル (.ResPartTime) を用いた分析
滞留時間 vs. 総ひずみ量(B) 円筒+多孔部モデル(A) 円筒モデル(Excel グラフ作成のポイント1)
注目する座標などで列を並び替えると傾向を把握しやすい
粒子ip番号は配置時にプログラム側で自動指定される

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新機能の使用例（新規機能） 粒子履歴情報ファイル (.ResPartTime) を用いた分析(Excel グラフ作成のポイント2)
流出口に到達していない粒子の情報は、必要に応じて削除する（グラフに使用しない）。
壁面（流速0）付近を通過する粒子が壁面にトラップされる場合がある

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FlowTetra Ver.9.0.0 改良成果
(2) 応力成分コンター図の表示（直角座標系, 非ニュートン純粘性モデル）

τ xx τ xy
τ = τ yx τ yy
τ zx τ zy



∂u

∂x


τ xz
 1  ∂u ∂v τ yz  = 2η   + 
 2  ∂y ∂x τ zz 
 1  ∂u + ∂w 
 2  ∂z ∂x 

1  ∂u ∂v  + 
2  ∂y ∂x ∂v
∂y1  ∂w ∂v + 
2  ∂y ∂z 

1  ∂u ∂w   +
2  ∂z ∂x  
1  ∂w ∂v  + 
2  ∂y ∂z  

∂w


∂z

: 応力テンソル∗∗ ：応力テンソルの各成分: 方向の流速成分: 方向の流速成分: 方向の流速成分
η ∶ 溶融粘度

新機能: 以下6成分の解析結果を標準出力に追加〇 τ xx = 2η∂u∂x

〇 τ yy = 2η ∂u ∂v 
+ 
∂
y
∂x 


〇 τ xy = τ yx = η ∂v∂y〇 τ zz = 2η ∂v ∂w + ∂z ∂y 〇 τ yz = τ zy = η 

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28

∂w
∂z

 ∂u ∂w 〇 τ xz = τ zx = η  + ∂z ∂x 

新機能の使用例
・解析モデル
φ50
基本メッシュサイズ: 1.5mm
251,284 要素
50,327 節点

φ40

φ5(メッシュサイズ
1.0mm)

φ20
φ10

195

・境界条件
流入口
Q=100 cm3/sec
T= 200 ℃

・解析結果/圧力分布(XZ中心断面) （従来機能）
壁面温度規定T= 180 ℃

樹脂データ: pp.pro

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流出口
P=0

29

新機能の使用例／解析結果(XZ中心断面)(A) 応力分布（従来機能）(A)
通常の解析後、内容の項目に自動で追加される(B)(C)

 ∂u ∂w + ∂z ∂x ∂w(B) せん断応力成分 τ xz = τ zx = η 

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved(C) 伸長応力成分 τ zz = 2η ∂z30

新機能の使用例
・解析結果/XY断面 (FEMAPプリポスト) ∂u ∂w + ∂z ∂x ∂w(B) せん断応力成分 τ xz = τ zx = η (C) 伸長応力成分 τ zz = 2η ∂z

(kPa)

(kPa)

・解析結果/流速分布(XZ中心断面) （従来機能）

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・解析結果/温度分布(XZ中心断面) （従来機能）

31

MultiProfileSimulator 改良成果
(1) 新規実装機能／異形押出1-1. ダイと自由表面の個別設定3Dモデル作成
2Dメッシュ情報から Z方向押出機能を用いて 3Dメッシュ生成を行う場合、ユーザが押出距離と分割数を指定することで、ダイ領域と自由表面領域を一括して生成することができます。本機能により解析モデルを簡便に作成することができる一方で、Z（押出）方向に対する分割状態の調整自由度は限定されています。
そこでVer.9.0.0 では、ダイ領域と自由表面領域のZ方向分割パラメータを、ユーザが個別に指定することが可能になる機能を追加しました。以降では、下図に示す形状を例題に、操作手順について説明します。

従来機能： 一括指定

新規機能（オプション）：個別指定

ダイ領域
距離: 40mm
分割数: 8終点バイアス: 0.5

距離: 400mm
分割数: 40
始点バイアス: 1.0

自由表面領域
距離: 360mm
分割数: 36
始点バイアス: 1.0（ダイ領域分割数は
解析条件フォームで設定）

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32新機能の操作手順
1. 解析対象となる2Dメッシュ情報をインポート後、プリプロセッサ/3D Mesher を選択し、3Dメッシュコントロールウィンドウ内の領域押出メッシュグラフィックアイコンをクリックすると、
領域押出メッシュ生成用タブメニューが出現します（従来操作）。

3Dメッシュ
コントロールウィンドウ

領域押出メッシュ生成
グラフィックアイコン

領域押出メッシュ
生成用タブメニュー

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33

新機能の操作手順
2. 領域押出メッシュ生成用タブメニューにおいて、Z方向押出ラジオボタンをチェック状態とし、メニュー欄の下部に追加された、ダイ／自由表面個別分割設定のチェックボックスをチェック状態にします（新規操作）。

本フォーム内でパラメータ設定を行いメッシュ生成ボタンをクリックすると、一括指定された3Dメッシュが作成されます（従来操作）。

ダイ領域と自由表面領域を個別に分割設定する場合には、本項目をチェック状態にします（新規操作）。

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34

新機能の操作手順
3.

2.の操作後、3Dメッシュコントロールウィンドウが、3DメッシュZ方向個別設定ウィンドウに切替ります。
当フォーム内にて、ダイ領域と自由表面領域の分割パラメータを個別に設定し、メッシュ生成ボタンをクリックすると、個別設定された3Dメッシュが作成されます。
3DメッシュZ方向個別設定ウィンドウ

チェックを外すと元のウィンドウに
戻ります。

ダイ領域の
分割パラメータ
設定フォーム

自由表面領域の分割パラメータ
設定フォームパラメータ設定後にクリックすると、個別設定された3Dメッシュが作成されます。
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35

新機能の操作手順
4.

作成された 3Dメッシュモデルを確認し、問題なければファイル/メッシュファイルエクスポートをクリックし、
ファイル名.3dmsh として保存します（従来操作）。

本事例ではダイ領域を8分割とし、
終点バイアスを設定して自由領域との界面近傍でZ方向のメッシュ間隔が密になるようにした。

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36

新機能の操作手順
5. 4. の操作で保存したファイルは、これまでと同様の方法で解析に使用することができます。解析条件フォームの条件設定では、個別指定機能で作成した3Dメッシュデータを選択した際に、ダイ壁面層分割数がメッシュ作成時の情報に応じて自動的に設定されます。以上が当機能の操作手順になります。
解析条件設定フォーム（ソルバー/MultiProfileSimulator
をクリック）①個別設定機能で作成した
3Dメッシュデータを選択する。

②ダイ壁面層分割数が3Dメッシュデータの情報に応じて自動設定される。
（従来はユーザが設定）

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1-2. 対称モデル解析
Ver.9.0.0 では、3次元異形押出解析におけるメッシュ要素数の削減、および計算時間の短縮を目的に、対称モデル（1/2モデル, または 1/4 モデル） での解析機能を実装致しました。
対称モデル解析では、3Dメッシュに適切な境界条件を設定する操作が必要になります。
以降では、下図に示す形状を例題に、操作手順について説明します。

フルモデル

1/2モデル（Y軸対称断面）

Y

Y

55mm

55mm

X

X
45mm

90mm

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38

新機能の操作手順
1. 解析対象となる2Dモデルについて、断面2Dメッシュ作成、およびZ方向押出により3Dメッシュ作成を実施します（従来操作）。
フルモデル

1/2モデル（Y軸対称断面）Z方向押出で作成された3Dメッシュは、Z=0の面が流入面、Z=指定長さの面が流出面、側面が壁面と見なされ、自動的に境界条件が設定される。

対称断面にユーザが境界条件を設定する。
（次ページ以降で境界条件の設定方法を記載）
Y

Y

X
X

軸対称面

Z

2Dメッシュ要素数:674
3Dメッシュ要素数: 13,480

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Z

39

2Dメッシュ要素数: 337
3Dメッシュ要素数: 6,740

新機能の操作手順
2. 対称モデルの3Dメッシュ情報を、ファイル/メッシュファイルインポート をクリックして読込んだ後に、プリプロセッサ/Boundary Condition Set をクリックすると、境界条件設定ウィンドウが出現します。

境界条件設定ウィンドウ
3Dメッシュ情報のインポート後にクリックする。

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40新機能の操作手順
2. 対称モデルの3Dメッシュ情報を、ファイル/メッシュファイルインポート をクリックして読込んだ後に、プリプロセッサ/Boundary Condition Set をクリックすると、境界条件設定ウィンドウが出現します。

境界条件設定ウィンドウ
3Dメッシュ情報のインポート後にクリックする。

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41新機能の操作手順
3. 流動境界条件設定グラフィックアイコンをクリックし、対称断面に対して流速に関する境界条件を設定します。対称断面の節点を効率よく選択できるよう、断面表示機能やボックスピック
による範囲選択を活用します。下図および次ページ以降に参考手順を記載します。

流動境界条件設定
グラフィックアイコン②選択方法パネルでボックスピック
をチェック状態にした後、対称断面を矩形選択して節点を抽出する。
（＊注）③節点抽出後、選択解除をチェック状態にして対称
断面の全節点（Z方向）が選択されていることを確認する。
①断面表示パネルのXYボタン
をクリックして、3DメッシュのXY断面を表示させる。

（＊注）対称断面の節点数が多い場合、一括で選択するとメモリオーバでソフトが強制終了する
ことが あります。この場合には、範囲選択を複数回に分けて実施してください。
Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved42④対称断面の全節点が選択されたことを確認
後、決定ボタンをクリックする（次ページに続く）。

UVWの定義
U: X方向の流速成分
V: Y方向の流速成分
W: Z方向の流速成分
拘束（自由度）の設定
チェックボックスをOFFとすると未拘束（計算対象）、ONとすると拘束（計算対象外)となります。ONの場合、テキストボックスの値が境界値として設定されます。

⑤決定ボタンクリック後に出現する
流速拘束条件設定パネルで拘束条件を設定します。
本事例のY軸対称モデルでは、
U拘束をチェック状態とし、U境界値に0.0を入力することで, X方向の流速成分を0.0cm/sec に拘束します。

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43

⑦節点選択
フォームに
戻ります。
⑥拘束条件を決定後、設定ボタンをクリックする
ことで、選択された節点に境界条件が設定されます。

4.

手順3. で設定した対称断面の流速境界条件に加えて、(A)自由表面領域の壁面、(B)ダイ領域の壁面、(C)流入面、の各領域に個別の境界条件（流速および温度）を設定する必要があります。
次ページ以降に参考手順を記載します。
オプション/モデル表示をチェック状態にするとモデル表面がグレーで表示される。

(C)流入面に流量および温度境界条件を設定する。

(B) ダイ領域の壁面に流速拘束および
温度境界条件を設定する。
(A) 自由表面領域の壁面に温度境界条件を設定する。

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44(A), (B), (C)の順に個別境界条件を設定していきます。

(A) 自由表面領域の壁面対象となる節点を選択後、流速拘束流速のU拘束に加えて、壁面に温度境界条件を設定します。
流速拘束条件設定パネルで温度条件設定をチェック状態とし、温度規定のラジオボタンをチェックする
ことで、対称断面の境界壁面として認識する仕様になります。実際の流動解析では、解析条件設定フォームで指定する熱境界条件が反映されますので、境界温度には仮の（ダミー）温度を入力してください。

ボックスピックで節点選択する。
（＊注）

熱伝達規定で解析する場合にも、本フォームでは温度規定を
チェック状態にします。
（流動解析時には解析条件設定
フォームの指定が優先されます）（＊注）本選択方法では、自由表面領域とダイ領域の全ての壁面が選択されますが、次ページにてダイ領域のみ選択して適切な拘束条件を設定すれば問題ありません。

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45

設定ボタンをクリックすると、壁面節点にTのシンボルが追加される。

(B) ダイ領域の壁面(A) 自由表面領域の壁面への境界条件設定後、続けてマウスピックまたはボックスピックを使用して、ダイ領域の壁面節点のみを選択します。(B) ダイ領域の壁面では、流速はU、V、Wの全てを拘束し、境界値に 0.0 を入力します。温度境界条件も (A)前ページ と同じ方法で設定します。

全ての
チェック
ボックスを
チェック状
態とする。

節点選択後
の状態。

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46

(C)流入面(B) ダイ領域の壁面への境界条件設定後、続けてマウスピックまたはボックスピックを使用して、対称面の流入節点を選択します。(C)流入面では、U拘束と温度条件設定に加えて、Z方向の流速Wに流量を設定する必要があるため、W拘束をチェック状態とし、W境界値にはダミー値として999 または 1.0 を入力することで、流動解析時に解析条件設定に応じたW方向流速が設定されます。

節点選択後
の状態。

W境界値に999または1.0を入力することで、流量設定
節点として認識されます。

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47

5.

手順4. (A)自由表面領域の壁面、(B)ダイ領域の壁面、(C)流入面への境界条件設定が終了後、ファイル/メッシュファイルエクスポートをクリックし、ファイル名.3dmsh を指定すると、当ファイルに
3Dモデル情報と境界条件が合わせて保存されます。これで対称解析のモデル準備は終了となります。
解析条件の設定および解析結果の確認方法は通常のフルモデルと同じになります。
また 本操作手順を応用することで、X軸対称断面の1/2モデルや、二軸(X, Y)対称断面の1/4モデルを作成することも可能です。

（参考） 1/4 モデル（二軸対称断面）の境界条件設定
Y

Y軸対称断面(U拘束）Y

X

X軸対称断面(V拘束）

X
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テスト解析事例
フルモデル（共通条件）

1/2モデル（Y軸対称断面）
フルモデルの1/2の流量(単位cm3/sec)
を設定

樹脂データ（共通）: ニュートン流体(1000Pa・s)
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・解析結果／順解析
フルモデル(cm/sec)(℃)

1/2モデル（Y軸対称断面）(℃)(cm/sec)

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50

青：ダイ流入面形状（元モデル）
赤：順解析により予測された流出面の最終形状

・解析結果／逆解析
フルモデル(cm/sec)(℃)

青：逆解析により予測された
ダイ流入面の最適形状

1/2モデル（Y軸対称断面）(℃)(cm/sec)

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51

赤：流出面の最終形状（元モデル）

テスト解析事例: 1/4モデル（二軸対称断面） ／逆解析
フルモデル

2Dメッシュ要素数: 120
3Dメッシュ要素数: 2,400
青：逆解析により予測された
ダイ流入面の最適形状

1/4モデル（二軸対称断面）

赤：流出面の最終形状（元モデル）

2Dメッシュ要素数: 30
3Dメッシュ要素数: 600

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved52

1-3. 上流側を考慮したダイ流入面への温度／流速分布設定（FlowTetraとの連成機能）
3次元異形押出解析では、流入面の温度および流速の境界条件を、解析条件設定フォームにてユーザが設定する仕様になっています。
温度境界条件： 流入温度（一定値）を指定する。
流速境界条件： 一定流速（一定値）、または発達流れ（放物型分布）のいずれかを選択指定する。
Ver.9.0.0 では、FlowTetraで解析したダイ流出口の温度分布および流速分布を、3次元異形押出解析の流入面の境界条件として設定できる機能を追加しました。
以降では、本解析機能の操作手順について説明します。

FlowTetra／温度分布解析結果

ダイ流出口の
温度分布

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MultiProfileSimulator／温度分布解析結果

流入面の
温度分布

53

新機能の操作手順／FlowTetraを用いた上流側の解析
1. 解析対象となる断面形状を流出口とする上流側流路について、FlowTetraを用いて熱流動解析を実施します。
MultiProfileSimulatorへの適切な情報展開のための注意点を以下に記載します。
・FlowTetra での境界条件設定で、圧力規定値に 0 を設定した節点を流出口と判断します。
・流出口断面をXY軸上に配置し、FlowTetraの流出口断面と、MultiProfileSimulatorの流入口断面の
XY座標が一致するようにします（流路方向がZ軸であれば、流出口断面のZ方向位置は任意）。

解析モデル(A)先端部100mm

壁面温度規定200℃

流入口 φ160
流量:40cm3/sec
流入温度 220℃(B)先端部30mm

Y

流入口 φ160
流量:40cm3/sec
流入温度 220℃

X
Z

流出口（圧力規定値0）200
メッシュサイズ:
円環部4.8mm, 先端部: 1.6mm
524,475 要素
101,438 節点

200

流出口
（圧力規定値0）30
メッシュサイズ:
円環部4.8mm, 先端部: 1.6mm
273,255 要素
樹脂データ（共通）:HDPE_B1.pro
53,329 節点100

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壁面温度規定200℃

54

・FlowTetra解析結果／流速分布(A)先端部100mm(B)先端部30mm

・ FlowTetra解析結果／温度分布（レンジ統一）(A)先端部100mm

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved(B)先端部30mm

55

2. FlowTetra Ver.9.0.0 を用いて熱流動解析を実施すると、解析後に流出口の出力情報が記載された、“解析モデルファイル名.resoutsf “ という名称のファイルが自動作成されます。
MultiProfileSimulatorでは、上記 .resoutsf の情報を読込むことで、流入面にFlowTetraの解析結果分布を設定する仕様になっています。

FlowTetraの解析条件設定フォーム（参考）流出口情報ファイル(.resoutsf)の 出力内容
壁面温度

1249

200
-2.5 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00

200

48.4127-2.5 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00

200

46.82541-2.5 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00

200

X座標

Y座標

Z座標

流速U(結果) 流速V (結果) 流速W (結果) 温度T (結果)～Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved50～

節点毎の出力情報

解析後、
MFd100_40cc.resoutsfが自動生成される。

出力口節点数36.60418

41.03555 0.00E+00

1.45E-03 -2.17E-04 0.919439 204.4678

36.57227

37.83554 0.00E+00

7.14E-04 -1.15E-04 0.955649 204.4998

36.56455

34.7714 0.00E+00

2.73E-04 -4.79E-05 0.972789 204.7619

36.61069

31.51073 0.00E+00

6.49E-04 -1.07E-04 1.020712 205.0587

56新機能の操作手順／MultiProfileSimulatorを用いた境界条件の設定
3.

解析対象となる断面形状（流入面）の2Dモデルを用いて、断面2Dメッシュ作成、およびZ方向押出により3Dメッシュ作成を実施します（従来操作）。

2Dメッシュモデル（流入面）

3Dメッシュモデル

ダイ領域
距離: 40mm
分割数: 8終点バイアス: 0.5
自由表面領域
距離: 360mm
分割数: 36
始点バイアス: 1.0

基本メッシュサイズ: 2.4mm
2Dメッシュ要素数:475
2Dメッシュ節点数:570

3Dメッシュ要素数: 20,900
3Dメッシュ節点数: 25,650

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57

4.

解析条件設定フォームにて解析条件を設定します。FlowTetraの出力口情報を使用する場合には、
流れ条件設定パネルの流量設定値にFlowTetraで設定した流量値を入力し、詳細設定をクリックします。
MultiProfileSimulator の解析条件設定フォーム

流速境界条件を発達流れ設定にしておくと、流入面形状に応じて放物型の流速分布が得られます（推奨）。

①FlowTetra
の流量値と
合わせる

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved②クリックすると
異形押出用詳細設定
フォームが出現する

58

5.

異形押出用詳細設定フォームの解析条件を設定します。FlowTetraの出力口情報を使用する場合には、
流れ条件設定パネルの流量設定値にFlowTetraで設定した流量値を入力し、詳細設定をクリックします（新規操作）。全ての情報を入力後、設定/閉じるボタンをクリックして設定情報を確定させます。

①連成解析解析をチェック状態とする②選択ボタンをクリックして使用する.resoutsfファイルを設定する。

③設定/閉じるをクリックして設定情報を確定させる。
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59

6.

5.の条件設定終了後、解析条件を保存して計算開始ボタンをクリックすると解析が実施されます（従来操作）。
以上の操作により、 FlowTetraで解析したダイ流出口の温度分布および流速分布を、
3次元異形押出解析の流入面の境界条件とした解析結果が得られます（＊注）。
次ページ以降に解析結果を示します。
解析条件設定フォーム下部（＊注）
本機能は、解析条件フォームで設定する解析種別（順解析 or 逆解析）のどちらにも適用可能ですが、逆解析では解析後に流入面の形状が変化するため、
FlowTetraで解析したダイ流出口と形状が異なることに注意してください。
逆解析の場合、流入境界面の温度分布は、FlowTetraの解析値が形状変化前の節点に等価配分された後は変更されませんが、流速分布は非線形反復計算毎に、変化した流入境界形状について発達流れを仮定して流速分布を再解析する必要があるため、解析後の流入境界面の流速分布は発達流れの境界条件選択時と同じ分布になります。

温度分布：連成される
流速分布：連成される

温度分布：連成される
流速分布：発達流れ（連成されない）

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved60①解析条件を.pcalに保存する。

②クリックすると
解析がスタートする。

・MultiProfileSimulator 連成／順解析結果／流入境界面の分布
流速分布（レンジ統一）(A)先端部100mm(B)先端部30mm(参考)連成なし／発達流れ

温度分布（レンジ統一）(A)先端部100mm(B)先端部30mm(参考)連成なし／流入温度205℃

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved61

・MultiProfileSimulator 連成／順解析結果／流出口での分布結果
流速分布（レンジ統一）(A)先端部100mm(B)先端部30mm

1.71cm/s

1.71cm/s

温度分布（レンジ統一）(A)先端部100mm(参考)連成なし／発達流れ(B)先端部30mm

207.6℃

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved(参考)連成なし／流入温度205℃

213.8℃

62

1.71cm/s

205.7℃(2) 解析精度改善／異形押出解析
2-1. 逆解析における滑り解析機能の改善
MultiProfileSimulatorに実装されている滑り解析機能を用いて、ダイ壁面での樹脂流体の滑りを想定した解析を行うことが可能です（Ver.8.0.0の異形押出解析チュートリアル資料を参照）。

Navier Slip Model

Vt = βτtVt : 境界面の接線方向に沿った滑り速度,
β：滑り速度係数,
τt ：応力の接線方向成分

Ver.8.0.0において、滑り解析機能を逆解析に適用した場合に、自由界面領域に存在するX,Y断面方向の流速成分の影響により、ダイ領域においてダイ断面形状が変化する不具合が確認されました。
そこで Ver.9.0.0 では、上記不具合を解消するための修正項目を追加し、解析条件設定フォームにて簡便に適用可能にしました。次ページに操作方法を示します。

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved63追加項目の設定方法（参考） Ver.8.0.0 の従来フォーム

Ver.9.0.0／異形押出用詳細設定フォーム＊逆解析の場合にチェックする。

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved64押出物先端の形状

流速分布（表面コンター図）

テスト解析結果／逆解析

・解析結果／流速分布（表面コンター図）(参考)滑り解析OFF

ダイ領域の壁面
流速成分: 零ダイ断面形状の変形: なし(A)滑り解析ON／Ver.8.0.0

ダイ領域の壁面
流速成分: 非零（滑り）ダイ断面形状の変形: あり(B)滑り解析ON／Ver.9.0.0

ダイ領域の壁面
流速成分: 非零（滑り）ダイ断面形状の変形: なし↑ ダイ領域では滑り速度が発生しても形状変形しないよう修正した。

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved65

2-2. 解析経過の出力機能
MultiProfileSimulator を用いた異形押出解析では、ダイ出口以降の押出物の挙動を、自由表面領域のメッシュを変形移動させて解析を行ないます（界面追跡法）。本解法では、異形押出物の断面形状が複雑
かつ形状変化が激しい場合、自由表面近傍のメッシュに大きなひずみが生じるため非線形反復計算の途中で解析が中断する場合があります。
Ver.9.0.0 では、非線形反復計算の途中経過、およびメッシュの変形状況を把握するための経過出力機能を追加しました。次ページに利用方法を示します。

（参考）計算状況の確認 （Ver.8.0.0の異形押出解析チュートリアル資料より抜粋）
解析実行ウィンドウ

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved66計算途中経過の確認方法
計算終了後に以下のファイルが、解析結果ファイル名.拡張子 の名前で自動生成されます。
(1)解析結果ファイル名.areainf(2)解析結果ファイル名.resultinf
通常終了した場合

途中終了した場合

解析結果ファイル(.prst)には直前の計算回数の結果が保存される。

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エラー発生の原因となった
要素番号が出力される