回転系 — CAE用語解説
回転系
回転座標系でのCFD解析手法
ポンプやファンのCFD解析で「回転系（MRF）」って設定があるんですが、何をしているんですか？
Moving Reference Frame（MRF）法は、回転する羽根車（インペラ・ロータ）まわりの領域を回転座標系として扱う手法だよ。回転座標系ではコリオリ力と遠心力という見かけの力が追加される代わりに、回転体が静止しているように扱える。定常計算が可能になるから計算コストが大幅に下がる。
MRFと実際に格子を回す方法（スライディングメッシュ）はどう違いますか？
MRFは回転体が静止しているように近似した定常解析で、周方向に均一な流れを仮定する。Sliding Mesh（スライディングメッシュ）は実際に格子を時刻ごとに回転させる非定常解析で、ロータとステータの相互干渉（インタラクション）を正確に捉えられる。MRFで傾向をつかんで、精度が必要な場合にスライディングメッシュで確認するという使い分けが多い。
ポンプ・ファン設計での活用
具体的にどんな機械のCFD解析で使われますか？
遠心ポンプ・軸流ファン・圧縮機のインペラ、ガスタービンのコンプレッサー・タービン段、ヘリコプターのロータ、風力発電の風車などが典型例だ。FLUENTでは「Multiple Reference Frame」としてゾーンごとに回転速度を設定できる。回転速度が変化するランプアップ・ランプダウン条件はスライディングメッシュが必要になる。
回転機械のCFDで性能評価に使う指標は何ですか？
ポンプなら揚程（Head）・流量（Q）・効率（η）のH-Q特性曲線をCFDで計算してポンプメーカーの実測値と比較する。ファンなら静圧-流量特性、風力発電機なら出力係数Cpを風速ごとに計算する。CFDと実機試験の相関を取ることで、新設計の性能予測精度を高めることができる。
関連用語
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