FlowSimulator3D(Ver.10.0.0)
改良成果資料

2023/02/24
株式会社HASL
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○改良成果一覧
FlowTetra Ver.10.0.0(1) 壁面滑り解析機能

p. 2(2) 多成分系の界面予測機能（濃度解析）

p.16(3) 法線応力差を考慮した解析機能

p.35(4) 解析境界条件（流入出口）の簡易設定機能

p.48(5) スライス断面の全情報取得機能

p.50(6) メッシュ要素の適用範囲拡大（六面体, 三角柱)

p.55

MultiProfileSimulator Ver.10.0.0(1) リスタート解析および途中経過ファイル出力機能

p.59(2) 樹脂／金属被覆成形の解析機能

p.66(3) 自由表面領域の溶融粘度設定機能（No-flow温度）

p.74

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved1FlowTetra Ver.10.0.0 改良成果
(1) 壁面滑り解析機能
当機能を用いて, 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できます.
壁面での滑り速度は, 以下に示す Navier Slip Model 1) にしたがい決定されます.
（MultiProfileSimulatorに実装済）
Navier Slip Model

Vt = βτtVt ：境界壁面の接線方向に沿った滑り速度,
β ：滑り係数,
τt ：壁面応力の接線方向成分
1) Goldstein, S., Modern Developments in Fluid Dynamics, Volume II (1965),
p. 676-680, Dover publication, Inc., New York.

以降では, 当機能の使用方法と解析事例について説明します.
（参考）滑り解析のイメージ／円管内流動の流速ベクトル【通常解析（滑り無し）】【滑り解析】

流速:速い

流速:遅い
(青: 0.0)
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滑り係数を設定して解析

2

・壁面に非零の流速発生
・流速分布がプラグフロー化

【使用方法】 解析条件設定フォーム中段の, 壁面滑り考慮をチェック状態にして, 滑り解析の設定項目を入力後に, 条件保存および解析実行ボタンをクリックします.

チェック状態にすると,設定欄が出現します.

滑り係数 β反復（イタレーション）計算の収束性調整項（デフォルト 0.01）

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved3解析事例1／円管モデル
・解析モデル・滑り解析条件

流路体積: 498.2 cm3
メッシュサイズ: 1.5mm
355,548 要素
69,204 節点φ56.3

滑り係数 β が流動状態に及ぼす影響を確認するため、
以下の4条件で解析を実施した.
(1) β = 0 (滑りなし)(2) β = 5.0×10-5(3) β = 1.0×10-4(4) β = 1.0×10-3

220

φ56.3

(3) β = 1.0×10-4 の場合の設定例

・境界条件
流入口
Q=100 cm3/sec
T= 200 ℃

樹脂データ: PP_D3.pro（Materialfit データベース）

壁面温度規定T= 180 ℃

流出口
P=0 MPa

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・解析結果／流速分布 (cm/s)(1) β = 0 (滑りなし)(2) β = 5.0×10-5【表面コンター図】【表面コンター図】【複数断面スライス図*】【複数断面スライス図*】*複数断面スライス図の出力には,
HASL社製樹脂流動解析プログラム専用
プリポスト(Femap) を使用しました.
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5

・解析結果／流速分布 (cm/s)(3) β = 1.0×10-4(4) β = 1.0×10-3【表面コンター図】【表面コンター図】【複数断面スライス図*】【複数断面スライス図*】*複数断面スライス図の出力には,
HASL社製樹脂流動解析プログラム専用
プリポスト(Femap) を使用しました.
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6

・解析結果／流線図(1) β = 0 (滑りなし)

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved(3) β = 1.0×10-4

7

・解析結果／流速分布 (cm/s)【断面流速分布の比較】(1) スライスコンターで抽出する断面を表示する(4) 条件毎に描画結果をファイル出力して, エクセルでグラフを作成する(2) グラフプロットをクリックする(3) 断面を指定してグラフを描画する

始点

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滑り係数 β を大きくするほど, 壁面の滑り速度 Vt は大きくなります.

終点

8

・解析結果／せん断応力分布 (kPa) 【表面コンター図, カラーレンジ統一】(1) β = 0 (滑りなし)(2) β = 5.0×10-5(3) β = 1.0×10-4(4) β = 1.0×10-3

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9

・解析結果／圧力分布 (MPa) 【表面コンター図, カラーレンジ統一】(1) β = 0 (滑りなし)(2) β = 5.0×10-5

0.52 MPa(3) β = 1.0×10-4

0.42 MPa(4) β = 1.0×10-3

0.34 MPa

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0.07 MPa10・解析結果／滑り解析の収束性について【圧力損失の減少比率: Δpslip / Δpnonslip 】
各条件において, 流入口節点の圧力平均値（ΔP） を算出し,(1)β=0 (滑りなし) の圧力損失Δpnonslip に対する, 滑りありの圧力損失
Δpslip の減少傾向を確認した(滑りなしを1.0 としたときの相対値).

緩和係数が
小さいほど
緩やかに
収束します.

滑り解析では, 通常の解析よりも反復計算回数を大きくする必要があります.
.slipinf の例
収束解

圧力損失の減少比率は,解析実行中のコマンドプロンプト,
および解析後に自動出力される“解析ファイル名.slipinf” から確認できます.

(4)β=1.0×10-3
iterpressratio
3

1

4 0.992728
5 0.959626
6 0.934258
7 0.910897
8 0.888616

滑り係数 β を大きくするほど, 圧力損失の減少比率
は大きくなります.

90.86719

10 0.846557
11 0.826678
12 0.807561
13 0.789186
14 0.771535
15

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11

0.75458

解析事例2／クロスヘッドダイモデル
・解析モデル
流路体積: 36,536cm3
メッシュサイズ: 10.0mm
218,908 要素
44,964 節点

・境界条件
流入口
Q=500 cm3/sec
T= 200 ℃

樹脂データ: pp_D3.pro（Materialfit データベース）

壁面温度規定T= 180 ℃

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流出口
P=0 MPa12

・解析結果／圧力分布 (MPa) 【表面コンター図, カラーレンジ統一】(1) β = 0 (滑りなし)(2) β = 1.0×10-4

3.6 MPa

2.5 MPa(3) β = 5.0×10-4
0.9 MPa

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13

・解析結果／応力分布 (kPa)【左：表面コンター図, 右：複数断面スライス図,】(1) β = 0 (滑りなし)(2) β = 1.0×10-4(3) β = 5.0×10-4

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14

・解析結果／流速分布 (cm/s) 【左：表面コンター図, 右：複数断面スライス図,】(1) β = 0 (滑りなし)(2) β = 1.0×10-4(3) β = 5.0×10-4
同じ滑り係数であっても,壁面応力が大きい領域の方が,滑り速度が大きくなります.

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15

FlowTetra Ver.10.0.0 改良成果
(2)多成分系の界面予測機能（濃度解析）
当機能は, 複数の流入口から投入される樹脂流体の体積分率（濃度）を算出することにより,他成分流体の界面位置予測を目的として実装されました.
各流入口から投入される流体（材料） i の体積分率（濃度） φi に対する輸送方程式

Dφi ∂φi∂φ∂φ∂φ=+u i +v i +w i = 0
Dt
∂t
∂x
∂y
∂z
多成分流体の物性

u, v, w: 流速のx方向, y方向, z方向成分

f mf :多成分流体の密度，粘度，比熱などの物性

nf mf =  φi f i

fi : 材料iの密度，粘度，比熱などの物性

i =1以降では, 当機能の使用方法と解析事例について説明します.
多成分（層）系を考慮した境界条件の設定

流体Aと流体Bの界面位置予測【濃度解析】

流入口1: 流体A

流体A
界面

流入口2: 流体B

流出口

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流体B

16

界面

流出口断面

【使用方法】
1. FlowTetraを起動し, メニューのファイル／モデルインポート またはFemap Neutralfile Importをクリックして解析するメッシュデータを読込みます（従来操作）.
2. メニューのツール／Boundary Condition Set をクリックして境界条件設定フォームに移動します.
（従来操作）.

流入口1

流入口2

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流出口

17

【使用方法】
3. 流入口に流量境界条件(Q)を設定します. このときに, 新規作成された多層条件設定欄の設定をチェック状態にし, 層番号を入力後（①）, 設定ボタンをクリックすることで（②）,
従来の流量, 温度に加えて, 層番号の情報が流入口に設定されます.
本操作を, 分類したい層（成分）数ごとに実施します. （新規操作）【例】 流入口1に, 層番号を1に設定する場合
流入口1
節点選択

①

②
＊流量, 温度の設定値は,後の解析条件設定フォームで設定できるため, 設定値は仮の値でも問題ありません.
＊層番号は本項での設定値から変更できません.

流入口2

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【使用方法】
3. 流入口に流量境界条件(Q)を設定します. このときに, 新規作成された多層条件設定欄の設定をチェック状態にし, 層番号を入力後（①）, 設定ボタンをクリックすることで（②）,
従来の流量, 温度に加えて, 層番号の情報が流入口に設定されます.
本操作を, 分類したい層（成分）数ごとに実施します. （新規操作）【例】 流入口2に, 層番号を2に設定する場合
流入口1（前ページで設定済み）①②＊流量, 温度の設定値は,後の解析条件設定フォームで設定できるため, 設定値は仮の値でも問題ありません.
＊層番号は本項での設定値から変更できません. 1から順に番号付けしてください.

流入口2
節点選択

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved19【使用方法】
4. 流出口に圧力境界条件(P)を設定します. （従来操作）
5. 手順3,4で境界条件を設定後, メニューのファイル／モデルエクスポート／3Dメッシュファイル
(.3msh) をクリックし, メッシュデータを保存します.（従来操作）⇒ 多層条件設定の情報が, メッシュデータに保存されます.

【例】 流出口に, 圧力境界条件を設定する場合＊圧力値を0, 温度拘束条件
を非チェック状態にしてから（解析で温度を計算するため）,
設定ボタンをクリックします.

流出口
節点選択

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved20【使用方法】
6. FlowTetraを起動し, メニューのファイル/ソルバ―/FlowTetra をクリックすると, 解析条件設定
フォームが表示されます. 従来操作と同様に, 必要な入力データおよび解析条件を設定します.

解析条件設定フォーム

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【使用方法】
7. 濃度解析を実施する場合, モデル選択欄で多層条件が設定されたメッシュデータを選択し（①）,
流入出口境界条件欄で多層解析をチェック状態にします（②）.
メッシュデータ選択時は, 単層解析がチェック状態になっている.
①

多層解析をチェック状態にすると,入力欄が濃度解析設定用に変更される.

②

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メッシュデータの境界条件で設定された層数が反映される.
（ここでの変更は不可）

22

【使用方法】
8. 多層解析の樹脂物性および流量設定ボタンをクリックすると（①）, 多層条件流動解析フォームが出現します. 当フォーム内で, 層ごとに物性データ, 流量, 流入温度を設定し, 確定ボタンをクリック
後（②）, 閉じるボタンをクリックして（③）フォームを閉じます.
①*各項目において, 1行目が層番号1,
2行目が層番号2, （n行目が層番号n）,の入力条件 になります.
*②確定ボタンをクリックしたときに,定義された層数に対応して各情報が設定されていると, 下記のメッセージが出力されます. OKボタンをクリックしてメッセージを閉じます.

②③
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23

＊使用方法 8.の補足: 各項目の入力方法

層番号1
層番号2
・
・
・

層番号1
層番号2
・
・
・

各項目ともに, メッシュ
データに設定された層数が記載されます.
上記層数と同じ数（行）
を入力設定します.

物性データは, 選択ボタンをクリックして使用する樹脂データ
ファイルを選択します.

流量と温度は, 数値
入力後に追加ボタン
をクリックします.

層番号1
層番号2
・
・
・

各項目ともに, 入力は1行目から順に設定されます.
設定値を修正したい場合には削除または全削除ボタン,
設定値と層の対応関係を入替えたい場合には,上へまたは下へボタンを利用してください.
Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved24【使用方法】
9. 解析条件を設定後, 保存ボタンをクリック（①）して条件を保存後, 解析実行ボタンをクリック（②）
すると, 通常の熱流動解析と連成して濃度解析が実施されます.
解析実行ウィンドウ

濃度（多層）解析の場合, 本項の樹脂
データは解析に使用されませんが, 空欄ではなく任意の材料データを指定してください. （空欄の場合は指定を促すメッセージ
が出現）

①
②

各層の設定流量濃度解析

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved25【使用方法】
10. 解析終了後, メニューのファイル／解析結果ファイルインポートをクリックして解析結果を読込みます（従来操作）. 濃度解析を実施した場合, 出力項目の15. 以降に各層ごとの濃度分布が追加されています.
項目15 濃度／層1の出力例

流入口1: 層1
濃度は, 指定層に対して 0.0～1.0の範囲で出力されます. （1.0は, 該当する
領域（要素）に指定層の流体が100%存在（占有）していることを意味します）

設定された層ごとの出力項目が追加されます.
流入口2: 層2

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26

＊使用方法 10.の補足: 濃度分布の出力について
項目16 濃度／層2の出力例, カラーコントロール数 24（デフォルト）

項目16 濃度／層2の出力例, カラーコントロール数 2

流入口1: 層1

流入口1: 層1

ランクを2に変更(2値化)
流入口2: 層2してから描画
ボタンを再クリック

流入口2: 層2

描画オプション
の切替えスイッチ

濃度0.5 を閾値とした
層１と層2の界面が可視化されます.

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved27解析事例1／クロスヘッドダイモデル（2成分系_1）
・解析モデル

流路体積: 38,102cm3
メッシュサイズ: 10.0mm （上流側）
4.0mm（下流側）
462,026 要素
92,366 節点・境界条件

・解析条件: 下表の2条件

流入口1: 層1
流量:
Q1(cm3/sec)
樹脂粘度: M1 (Pa・s)
流入温度: T= 200 (℃)
流入口2: 層2流量:
Q2(cm3/sec)
樹脂粘度: M2 (Pa・s)
流入温度: T= 200 (℃)

条件
1-1
流量違い

1-2
壁面温度規定（共通）
T= 180 ℃

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流出口（共通）P=0 MPa

28

粘性違い

流量
(cm3/sec)

樹脂粘度(Pa・s)

Q1= 50Q2= 500

M1=1,000
M2=1,000

Q1= 500
Q2= 500

M1= 500
M2= 1,000

M1, M2はニュートン流体（一定粘度）

・解析結果／圧力分布 P (MPa) 【表面コンター図, カラーレンジ統一】(条件1-1)(条件1-2)
P1=0.67

Q1=50
M1=1000

Q1=500M1=500Q2=500
M2=1000

Q2=500
M2=1000
P2=0.88

P2=0.72

・解析結果／流速分布 V (cm/s) 【表面コンター図】(条件1-1)V1
Q1=50
M1=1000

P1=0.85(条件1-2)=10.3

Q1=500M1=500

V2
=12.9

V2
=10.3
Q2=500
M2=1000

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V1
=25.3

Q2=500
M2=1000

29

・解析結果／濃度分布 : 層1 (-) 【表面コンター図, 2値化】
(条件1-1)(条件1-2)

Q1=50
M1=1000

Q1=500M1=500C1C1Q2=500
M2=1000

Q2=500
M2=1000

・解析結果／濃度分布 : 層2 (-) 【表面コンター図, 2値化】
(条件1-1)(条件1-2)

Q1=50
M1=1000

Q1=500M1=500C2C2

Q2=500
M2=1000

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Q2=500
M2=100030

解析事例２／クロスヘッドダイモデル（2成分系_2）
・境界条件: 流出入口境界条件および成形条件は共通とし, 流路形状の影響を確認しました.
流入口1: 層1
流量: 500.0 (cm3/sec)
樹脂データ: PP_D3(Materialfit データベース)
流入温度: T= 220 (℃)

層1: PP_D3
500 cm3/sec

層2: HDPE
75 cm3/sec

流出口（共通）P=0 MPa

壁面温度規定（共通）
T= 200 ℃
層2 : HDPE
75 cm3/sec

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved31

流入口2: 層2
流量: 150.0 (cm3/sec)
樹脂データ:
HDPE_B1(Materialfit データベース)
流入温度: T= 200 (℃)

・解析モデル／流路形状
層1: PP_D3
層2: HDPE
層2 の流入路形状が異なる
下図の3条件で解析を実施しました.
層2 : HDPE【条件2-1】 単位 mm【条件2-2】 単位 mm

127.0【条件2-3】 単位 mm

196.0

8.0t

196.0

8.0t

8.0t

28.0t

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32

・解析結果／圧力分布 P (MPa) 【表面コンター図, カラーレンジ統一】【条件2-1】【条件2-2】P1=2.6【条件2-3】P1=2.5P1=2.55

P2=3.1P2=3.1

・解析結果／流速分布 (cm/s)【条件2-1】P2=2.3P2=2.8P2=2.3P2=2.8【複数断面スライス図, カラーレンジ統一】【条件2-2】

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved【条件2-3】33

・解析結果／粘度分布 (Pa・s)【条件2-1】【複数断面スライス図, カラーレンジ統一】【条件2-2】【条件2-3】

・解析結果／濃度分布 : 層1 (-) 【表面コンター図, 2値化】
【条件2-1】【条件2-2】

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved【条件2-3】34

FlowTetra Ver.10.0.0 改良成果
(3) 法線応力差を考慮した解析機能（法線応力解析）
当機能は, 以下に示す表式により粘弾性余剰応力テンソル τ を表現可能な CEF（Criminale Ericksen
Filbey) モデル 1) を用いて, 第1法線応力差および第2法線応力差を考慮した解析を行います.
1) Criminale, Jr. W. O., Ericksen, J. L. and Filbey, Jr. G. L. : Arch. Rat. Mech. Anal., 1, 410 (1985)

η ：溶融粘度 (Pa・s)ψ1 ：第1法線応力差係数 (Pa・s2)
ψ2 ：第2法線応力差係数 (Pa・s2)
U : 流速ベクトル(u, v, w)
L ：速度勾配テンソル
D ：変形速度テンソル∇
D ： D の Upper-convected 時間微分∇

τ = 2η D −ψ 1 D + 4ψ 2 Di D


∂u

∂x

 1  ∂u ∂v 
D=  + 
 2  ∂y ∂x 
 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


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 ∂u
 ∂x

 ∂v
L=
 ∂x
 ∂w

 ∂x

35

∂u
∂y
∂v
∂y
∂w
∂y

∂u 
∂z 
∂v 

∂z 
∂w 

∂z 

∇

D=

∂D
+ U i∇D − Li D − Di LT∂t【参考1】応力成分コンター図の表示機能（Ver.9.0.0より実装）○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
解析結果に
各6成分が
自動出力される.

○CEFモデル／（例） τzz成分
τ zz = 2η ∂w  ∂u ∂w  ∂w  ∂w ∂v  ∂  ∂w ∂w
∂w ∂w ∂  ∂w ∂  ∂w  +ψ 1 
+
+
+
+
2
−
ψ
u
+
v
+
w



1








∂z
∂z ∂z ∂y  ∂z ∂z  ∂z   ∂x  ∂z  ∂x  ∂z ∂x  ∂y  ∂y ∂z 
  1  ∂w ∂v   2  ∂w  2 
+ 4ψ 2   +  +   2  ∂y ∂z    ∂z  

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved36【参考2】 平板間定常流動の応力状態 2)

図(a)で定義される矩形断面内の流速ベクトルが（u, 0, 0）のとき，
CEFモデルの余剰応力成分は，以下の表式で計算される.

(1)

図(a)の 側壁(z=±W/2) の影響を無視した場合, 流動状態は図(b)に示す平行平板間の定常せん断流動となり,=0 が成立する. この場合, (1)式より各種法線応力差係数の定義式
N1 = τ xx − τ yy = ψ 1γɺxy2
N 2 = τ yy − τ zz = ψ 2γɺxy22) 谷藤眞一郎,
高分子の粘性, 粘弾性モデリングと成形加工プロセスの流動解析,“動的粘弾性測定と そのデータ解釈事例”,
第3章 第1節, 技術情報協会(2021)

ここで，N1 と N2 は，第 1 法線応力差と第 2 法線応力差である.
N2 は N1 と比較して小さく 3)，第2法線応力差係数 ψ2 は,第1法線応力差係数 ψ1 を用いて実験的に (2)式 4) で表現されることが多い.

3) Oda, K., White, J. L. and Clark, E. S.：Polym. Eng. Sci., 18,25(1978)
4） Mitsoulis, E., Vlachopoulos, J. and Mirza, F. A.： Polym. Eng. Sci.,
24(9), 707(1984)
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(2)37

【使用方法①】 ψ1 と ψ2 に定数値を設定する場合
1. 解析条件設定フォーム上段の, 樹脂物性選択欄において, 読込ボタンをクリックして使用する樹脂データを読込むと（①）, 物性定義フォームが出現します.
2. 物性定義フォーム下段のCEFモデルパラメータ欄において, CEFモデル採用ラジオボタンをチェック状態にして（②）, 第一法線応力差係数 ψ1 と ψ2 を入力後,保存ボタンをクリックしてデータ保存します.
保存後, 閉じるボタンをクリックして解析条件設定に
戻ります.

①

CEFモデル採用をチェック状態にすると, 設定欄が出現.

②

←数値入力

3. 上記操作でCEFモデル採用ラジオボタンがチェック状態になった樹脂データで解析実行すると,自動的にCEFモデルを考慮した熱流動解析が実施されます.
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【使用方法②】 ψ1 と ψ2 に実験値（変数）を設定する場合
本項では, 実験で第1法線応力差 N1 のせん断速度（ γɺ ）および温度（T）依存性を測定した場合の,第1法線応力差係数 ψ1（ γɺ , T）への変換方法および材料データの設定方法について, 下図に示す
実験値（テストデータ）を用いて説明します.
2
1. 収集したN1 （ γɺ , T）の測定データ(図A) について, p.36 に示した定義式, N1 = τ xx − τ yy = ψ 1γɺxyの関係を用いて, ψ1 = N1 ／γɺ 2 をエクセルで計算し, 横軸を γɺ , 縦軸をψ1 としたデータ群を作成します(図B).

図A: N1 の実験値（テストデータ）

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図B: ψ1 に変換したデータ群39【使用方法②】 ψ1 と ψ2 に実験値（変数）を設定する場合
2. 方法1.で作成したで収集された ψ1 （ γɺ , T）の測定データを, Materialfit を用いて関数近似します.
具体的には, 測定データ群を表Aに示す規則で入力し, エクセルの .csv形式で保存します. 次 にMaterialを起動し, 定常せん断粘度測定データ編集タブの下部にある読込ボタンをクリックして,作成した .csvファイルを読込みます.
表A: ψ1 の測定データ群

図C: Materialfitでの読込後

データ総数.csvファイル
読込み
A: せん断速度（Pa・s）

B: ψ1（Pa・s2）

C: 測定温度（℃）

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved40【使用方法②】 ψ1 と ψ2 に実験値（変数）を設定する場合
3. 方法2.のψ1 のデータ群をMaterialfitで読込んだ後, 非ニュートン純粘性モデルフィットタブに移動し,粘度データ作成と同様の手順でψ1 のフィッティングを行います. フィッティング終了後に, 材料モデル
ファイル保存ボタンをクリックして, ファイル名.pro として保存します.
図D: Materialfitでのフィッティング

Power lawモデルの場合,
ゼロせん断粘度を手動で指定する.

縦軸は粘度表記
なっていますが,解析ではψ1値(Pa・s2)
として取扱います.

本項は解析では使用されません.
（ダミーパラメータ）
フィッティング
結果の保存
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【使用方法②】 ψ1 と ψ2 に実験値（変数）を設定する場合
図E: 解析条件の設定方法

4. 【使用方法①】p.37と同様に使用する樹脂データを読込み, 物性定義フォーム下段のCEFモデル
採用ラジオボタンをチェック状態にした後,
以下2点の設定を行います.
①: 法線応力データ入力(ψ1) をチェック状態にし,選択ボタンをクリックして, 前ページの方法3.
で作成したψ1のフィッティングデータを選択します.

②②： 実験データの測定が一般に難しいN2の係数 ψ2については, p.36に示した以下の関係を利用
します.

①

(2)

設定後に
ファイル保存する
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具体的には, ②の入力欄に設定された値から ψ2／ψ1 比が算出され, 解析で使用されます. 図Eの例では, ψ2／ψ1 比として
ψ2／ψ1 = -9／60 = -0.15が設定されます.

解析事例1／ ψ1 と ψ2 に定数値を設定する場合
・境界条件

・解析モデルメッシュサイズ: 1.5mm
715,834 要素
126,411 節点

流入口
Q=500 cm3/sec
T= 220 ℃

壁面温度規定T= 200 ℃

流出口
P=0 MPa・樹脂データ: 以下の2条件
φ40

φ20

(条件1-1) 1000 Pa・s 一定／CEFモデル非採用（従来通り）

φ20

Flow Direction(条件1-2) 1000 Pa・s 一定／CEFモデル採用
ψ1= 60, ψ2= -9150

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・解析結果／圧力分布 (MPa)【条件1-1】 CEFモデル非採用【条件1-2】 CEFモデル採用

・ 本機能では, 通常の熱流動解析
は非ニュートン純粘性流体として解析するため, 圧力損失は同じ結果になります. このときに得られる流速分布（ひずみ速度分布）を用いて, CEFモデルに基づく余剰応力の各テンソル成分（計6成分）を算出します.

・解析結果／応力成分 τzz (kPa): 流路方向の法線応力成分【条件1-1】 CEFモデル非採用

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved【条件1-2】CEFモデル採用

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解析事例2／ ψ1 と ψ2 に実験値（変数）を設定する場合
・解析モデル, 境界条件は事例1と同一
・樹脂データ: 以下の2条件【条件2-1】 HDPE_B1 (Material fit データベース)／CEFモデル非採用（従来通り）【条件2-2】 HDPE_B1 (Material fit データベース)／CEFモデル採用

ψ2／ψ1 比に,ψ2／ψ1 = -9／60= -0.15を設定

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p.41のテスト
データを使用・解析結果／ 【条件2-2】 HDPE_B1, CEFモデル採用○圧力分布 (MPa)○流速分布 (cm/s)○ひずみ速度分布 (1/s)○粘度分布 (Pa・s)

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved46○温度分布 (℃)

・解析結果／ 【条件2-2】 HDPE_B1, CEFモデル採用○第1法線応力差係数 ψ1 (Pa・s2)○第2法線応力差係数 ψ2 (Pa・s2)

各応力成分および
ψ1, ψ2が出力される.

○応力成分 τzz (kPa): 流路方向の法線応力成分

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved【条件2-1】 HDPE_B1, CEFモデル非採用

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FlowTetra Ver.10.0.0 改良成果
(4) 解析境界条件（流入出口）の簡易設定機能
Ver.10.0.0では, メッシュモデルに設定した流入出口に設定する流量, 温度, 圧力の境界条件値を,
解析条件設定フォームで任意に変更することが可能になりました.
【使用方法】
1. これまでと同様に, メッシュモデルをインポートした後, ツール/Boundary Condition Set をクリックし,流入口(Q) および 流出口(P) の境界条件を設定します. 設定後メッシュエクスポートで保存します.

流入口
Q=500 cm3/sec
T= 200 ℃

流出口
P=0 MPa

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【使用方法】
2. 解析条件設定フォームのモデル選択で, 選択ボタンをクリックして対象のモデル(.3msh)を指定すると,フォーム下部の流入出口境界条件欄に, 方法1.で設定した境界値が表示されます.
境界値を変更する場合には, 表示された境界値を変更してから保存ボタンをクリックして条件保存
してから解析実行ボタンをクリックすると, 変更した境界値で解析が実施されます.

（変更例）
解析結果／圧力分布(MPa)

本入力欄を変更すると,解析に反映されます.

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FlowTetra Ver.10.0.0 改良成果
(5) スライス断面の全情報取得機能
当機能は, スライスコンター図で抽出したスライス断面の対象節点の情報を, テキスト出力として保存することができます.
【使用方法】
1. これまでと同様に, 解析結果ファイル(.res3D) をインポートし, スライスコンターの描画を行います.

（参考）任意断面の流速分布を確認する場合は,●指定を選択し, 座標設定で, 当該断面を平面とする3点を追加ボタンで入力して描画することができる.

Z=1562.1mm

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved50【使用方法】
2. 対象となるスライス断面を描画後, グラフプロットアイコンをクリックします. このとき, 解析結果ファイルが存在する作業フォルダ内に, “ 解析結果ファイル名_グラフ番号.sliceinf ” というファイルが自動生成されます.

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【使用方法】
3. 生成された .sliceinf ファイルをエクセルでコンマ区切りで開くと, スライス断面内の節点ID番号,
3次元座標(x, y, z), および出力物理量の情報が出力されています. 複数の物理量情報が必要な場合は, グラフフォームを閉じて物理量を変更し, 再度グラフプロットアイコンをクリックすることで,複数の.sliceinf ファイルを作成することができます.
ID,

X,

Y,

Z, 物理量E列: 流速/ cm/s

C列: Y座標/mm
B列: X座標/mm

B列: X座標/mm（参考）
フリーソフト“View3D3P”を用いた3D散布図表示

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（参考） これまで通り, グラフプロットフォームを用いて任意ライン上の出力物理量をグラフ化することも可能です.

② 座標値を手動修正して, 設定ボタンをクリックする.
⇒グラフのX軸, Y軸を確定させる.

① マウス指定の状態で, 始点と終点の2点をクリックする.

①

始点

終点

手動修正
②

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③作画する物理量を選択し後, ④描画ボタンをクリックすると, 指定ラインをx軸とするグラフ図が作成される.
出力結果は, ⑤ファイル出力ボタンをクリックしてテキスト形式で保存し, エクセルで編集することができる.

StartPoint(x軸)
0.0

③

④
⑤

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54

EndPoint
175.5

FlowTetra Ver.10.0.0 改良成果
(6) メッシュ要素の適用範囲拡大（六面体, 三角柱)
Ver.10.0.0では, メッシュ要素の適用範囲が拡大され, FlowTetraの解析対象である四面体（テトラ, tetra） 要素に加えて, 六面体（ヘキサ, hexa）要素, および三角柱（ウェッジ, wedge）
要素で作成したモデルでも解析が可能になりました.

テトラ要素: Flow Tetra 標準

ヘキサ要素

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ウェッジ要素解析事例
・解析モデル: 流路寸法および設定分割数は共通(1) テトラ要素
5 mm/ 10 div

20 mm/ 40 div

要素数 40,859
節点数 8,267(2) ヘキサ要素 要素数 8,000(3) ウェッジ要素 要素数 16,000

節点数 9,471

節点数 9,471

10 mm/ 20 div

・境界条件（共通）
樹脂データ:
HDPE_B1(Materialfit データベース)

各モデルは, HASL社製樹脂流動解析プログラム専用プリポストを用いて作成しました.
流入口
Q=1.0 cm3/sec
T= 200 ℃

壁面温度規定T= 180 ℃

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流出口
P=0 MPa56

・解析結果(1) テトラ要素(2) ヘキサ要素(3) ウェッジ要素○圧力分布 (MPa)○流速分布 (cm/s)

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・HASL社製樹脂流動解析プログラム専用プリポスト(FEMAP)を用いたメッシュ作成方法(1) テトラ要素（標準）(2) ヘキサ要素 および (3) ウェッジ要素

分割数の指定までは共通

1. メッシュ／ジオメトリ／サーフェスで基準表面に2Dメッシュを作成する

3角形または4辺形を選択

2. メッシュ／押出し／エレメントで押出方向を指定してメッシュ作成する.

3Dメッシュ作成後, リナンバを行い,.neuファイル形式で保存.
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3Dメッシュ作成後, 1.で作成した2Dメッシュを削除した後にリナンバを行い, .neuファイル形式で保存.

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MultiProfileSimulator Ver.10.0.0 改良成果
(1) リスタート解析および途中経過ファイル出力機能
本項では, 一度終了した解析結果の続きから再解析ができるリスタート機能と,指定した反復計算の途中経過をファイル出力する機能について説明します.
途中経過ファイル出力機能の設定欄
結果ファイルの出力間隔を設定します.
（デフォルトは999, 出力しない）
左図の入力の場合, 反復計算回数40
以外に, 10, 20, 30回目の途中解析結果が, 全ての解析終了後(40回後)に自動出力されます.
リスタート解析機能の設定欄
・リスタート計算チェックボックスをチェック状態にした後(①),②の選択ボタンをクリックし元の解析結果ファイル(A)を設定します.
・非線形反復計算回数に, (A)の反復回数よりも大きな値を設定し,保存および計算開始すると, (A)の続きから解析が開始します.
自由表面計算緩和係数も変更可能です.

①
Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved②

59解析事例1: 途中経過ファイル出力機能
・解析モデル: 3D異形押出モデル

・解析条件: 共通項

400mm

ダイ領域
5分割

【条件1-1】 順解析
自由表面領域35分割【条件1-2】 逆解析
樹脂データ:
HDPE_B1(Materialfit データベース)

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60

・解析結果

○最終結果／断面形状【条件1-1】 順解析○最終結果／流速分布(cm/s)

20回目○解析結果ファイル
最終結果ファイル
（従来通り）
5, 10, 15, 20回目の断面形状ファイル
（.dxf）
5, 10, 15, 20回目の3D解析結果ファイル（.prst）

15回目

青：ダイ流出断面形状（指定）
赤：押出物断面形状（予測）
10回目

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5回目

○最終結果／断面形状・解析結果【条件1-2】 逆解析○最終結果／流速分布(cm/s)

20回目○解析結果ファイル
最終結果ファイル
（従来通り）
5, 10, 15, 20回目の断面形状ファイル
（.dxf）
15回目

5, 10, 15, 20回目の3D解析結果ファイル（.prst）

青：ダイ流出断面形状（予測）
赤：押出物断面形状（指定）
10回目

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62

5回目

解析事例2: リスタート機能
・解析モデル: 3D異形押出モデル（事例1と同一）・解析条件: 事例1の解析結果(20回)に, 20回を追加する ⇒合計40回①元ファイル選択②反復計算回数の増加, 解析ファイル名変更

・非線形反復計算回数を20→40に変更する.

・解析結果ファイル名を変更する.

・計算コントロールデータファイル名にコピーする.

・条件を保存し, 計算開始ボタンをクリックする.

①解析事例1の逆解析
結果ファイルを選択

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・解析結果

○最終結果／断面形状○解析経過（コマンドプロンプト）○最終結果／流速分布(cm/s)

40回目

元ファイルの
最終結果
読込み
35回目

○解析結果ファイル
最終結果ファイル
（従来通り）
25, 30, 35, 40回目の断面形状ファイル
（.dxf）

青：ダイ流出断面形状（予測）
赤：押出物断面形状（指定）
30回目

25, 30, 35, 40回目の3D解析結果ファイル（.prst）

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25回目

・解析結果○解析経過ファイル: 解析結果ファイル名.areainf
回数 緩和係数,（参考）: 元解析結果ファイル.areainf

延伸比

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MultiProfileSimulator Ver.10.0.0 改良成果
(2) 樹脂／金属被覆成形の解析機能
当機能では, 押出被覆成形などで, 樹脂が制約を受けて流動する場合を想定し,境界条件に移動速度を設定して押出解析をすることができます.
ダイ領域

芯材（金属）の移動速度 V (cm/s)

Flow Direction*先端引取り速度が芯材の移動速度で決まる場合を仮定.

樹脂（被覆材）の流量 Q (cm3/s)
解析イメージ

押出物先端面

ダイ流出面
流速:速い

樹脂／芯材の境界面に移動速度を設定

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流速:遅い

66

【使用方法および解析事例】
1. 樹脂側の流路断面形状を作成し, 2Dメッシュモデルを作成します（従来操作）.
モデル想定図2Dメッシュモデル
専用プリポスト(Femap)で作成し, MPSのメッシュファイルインポートから読込み

樹脂（被覆材）の外径
Φ20

Φ20（外径）

芯材の外径
Φ10
Φ10
（内径）

要素数： 360(円周方向 60分割, 径方向 6分割)

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【使用方法および解析事例】
2. プリプロセッサ/3D Mesherをクリックし, 3Dメッシュモデルを作成します（従来操作）.
モデル想定図3Dメッシュモデル
Φ20（外径）

芯材の外径
Φ10

樹脂（被覆材）
の外径
Φ20

Z方向押出
押出距離：
100 mm
Ｚ方向分割数: 40
始点バイアス: 1.0
ダイ領域分割数: 5 （解析条件で指定）

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved68【使用方法および解析事例】
3. プリプロセッサ/Boundary Condition Set をクリックし, 樹脂と芯材の界面に移動速度の境界条件を設定します（新規操作）. 設定後, メッシュファイルエクスポートで保存します.
3-1. UVWアイコンをクリックし, 境界面を選択する.

3-2. Z（押出）方向に芯材の移動速度 W を設定する.

・円周境界の場合には,サークルピックを使うと効率よく選択できます.
・XY断面表示で整列してから選択すると, 全Z方向の節点を選択できます.
（周方向 61×Z方向40=2460）

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・本例では, W=2.0 cm/sを設定しました.
（断面方向は流速 0.0 cm/s）

69

【使用方法および解析事例】
4. ソルバ/MultiProfileSimulatorをクリックし, フォームから解析条件を設定します.
設定後, 保存ボタンをクリックして条件を保存してから計算開始ボタンをクリックします.
解析条件設定フォーム
上段

発達流れ設定にすると, 芯材の移動速度を考慮した流動分布が計算されます.

先端引取り速度が芯材の移動速度で決まる場合を想定し, 先端流れ条件
は自由条件を選択しました.

下段

3. で作成したメッシュを選択（*）（*）移動境界面の温度境界条件には断熱条件（熱伝達係数 0）が設定されます.
・樹脂データ:HDPE_B1 (Materialfit データベース)

・樹脂押出量:12cm3/sec（低流量）と30cm3/sec（高流量）の2条件で解析を行いました.

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・解析結果1（低流量）: 順解析
解析条件: 樹脂流量: 12cm3/sec
芯材の移動速度: 2.0 cm/s

当条件では, インサート金属の移動に伴う牽引流れが支配的となり, 樹脂成形品はダイ流出後に縮小する傾向を示しました.

○流速分布 (cm/s)○ダイ流出断面（径方向）の流速分布(cm/s)★

押出物先端の速度:
2.0cm/s 一定（★）

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved（比較）芯材の設定なし（従来解析）71

・解析結果2（高流量）: 順解析
解析条件: 樹脂流量: 30cm3/sec
芯材の移動速度: 2.0 cm/s

当条件では, 樹脂流動が支配的となり, 芯材が樹脂流動を減速させる方向に働くため, 樹脂材はダイ流出後に膨張（スウェル）する傾向を示しました○流速分布 (cm/s)○ダイ流出断面（径方向）の流速分布(cm/s)★

押出物先端の速度:
2.0cm/s 一定（★）

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved（比較）芯材の設定なし（従来解析）72

・解析結果1（低流量）, 2（高流量）: 逆解析
解析条件: 樹脂流量: 12cm3/sec
芯材の移動速度: 2.0 cm/s

解析条件: 樹脂流量: 30cm3/sec
芯材の移動速度: 2.0 cm/s

樹脂（被覆材）の外径
Φ20Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved

樹脂（被覆材）
の外径
Φ20

73

MultiProfileSimulator Ver.10.0.0 改良成果
(3) 自由表面領域の溶融粘度設定機能（No-flow温度）
当機能では, 溶融温度未満の解析領域を粘性流体で表現することによる計算異常を避けるため,
粘性流体と見なせない最低温度(No-flow温度) を設定する項目を追加しました.
【使用方法】
新規追加された, No-flow温度欄に設定された温度（℃）以下の領域では,
溶融粘度はNo-flow温度のフローカーブにしたがって決定されます.
（デフォルト値 30℃）

（注記） No-flow温度 設定欄の追加に伴い,滑り解析使用時に設定する滑り係数は,
異形押出用詳細設定フォームに移動しました.

温度計算の収束性が悪い
場合には, 本項の係数を1 以下にすることによって収束性が改善する方向に働きます.
(デフォルト値1, 0～1の範囲）

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【解析事例】
・解析モデル: 3D異形押出モデル（改良成果(1)と同一）【条件3-1】 No-flow温度 30℃（デフォルト）樹脂データ（共通）:
HDPE_B1(データベース)【条件3-2】 No-flow温度 100℃
（変更）

○HDPE_B1 のフローカーブ, Crossモデル／Materialfit
60℃の推定値

解析条件（共通）

100℃の推定値

・流量 20 cm3/sec
・非線形反復計算
回数 20回・温度条件：右図

実験測定温度範囲: 140～200℃

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・解析結果【条件3-1】 No-flow温度 30℃（デフォルト）【条件3-2】 No-flow温度 100℃（変更）○温度分布 (℃)

○温度分布 (℃)

○粘度分布 (Pa・s)○粘度分布 (Pa・s)

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