モノリシック法 — CAE用語解説

モノリシックアプローチは、複数の物理現象（流体+構造、電磁場+熱など）を1つの方程式系にまとめて同時に解く連成解析手法だ。対するのがパーティションド（分離型）アプローチで、各物理を別々のソルバーで解いてデータを交換する方法だよ。

モノリシックは強連成問題で安定性と収束性が高い。パーティションドは既存ソルバーを組み合わせるから実装が容易で柔軟。血管のFSI（壁が薄くて流体の力で大きく変形する）のような強い相互作用がある問題ではモノリシックが有利だ。

全変数を1つの行列に入れるから、行列が巨大で条件数が悪くなることがある。また既存のFEMコードとCFDコードを融合する必要があるから開発が大変。COMSOLはモノリシック型のマルチフィジックスを売りにしてるね。

Ansys System CouplingでFluentとMechanicalを連成させるのが典型。各ソルバーが1ステップ解いて、境界データ（圧力、変位）を交換する。この交換を1ステップ内で何回も繰り返す（サブイテレーション）と強連成に近づくよ。

まずは「この問題は弱連成か強連成か」を見極める目を養おう。それが適切な連成手法選択の第一歩だよ。