弱連成 — CAE用語解説

そうだ。例えば流体と構造の連成問題を解くとき、強連成は一つの方程式系として同時に解く。弱連成（または分離反復法）は流体ソルバーと構造ソルバーを交互に動かして、お互いの境界での力と変形を受け渡しながら収束させていく。

弱連成の最大のメリットは、既存の専門ソルバーをそのまま使えることだ。例えばOpenFOAMとCalculixのような異なるソルバーを連成させるとき、各ソルバーの強みをフルに活かせる。強連成は全体を一つのシステムとして解くから計算コストが非常に高く、複雑な実用問題では現実的でない場合が多い。

翼のフラッタ解析が代表例だ。CFDで空気力を計算して構造FEMに渡し、翼の変形を計算してその形状をCFDに戻す。これを繰り返して連成解を得る。風力発電ブレードや長大橋の風洞応答解析でも同様のアプローチが使われる。

加速比（密度比）が問題になることがある。流体と構造の密度が近い場合（水中の薄い構造など）は弱連成が安定しにくく、オペレータ分割法やAitken加速などの安定化技法が必要になる。反復回数が多くなりすぎると計算時間が強連成に近くなってしまうこともある。

双方向連成というのは流体から構造、構造から流体の両方向で情報を交換するという意味で、弱連成でも強連成でも双方向にできる。対して一方向連成は片方だけ。例えば流体力を構造に渡すだけで、構造の変形が流体に影響しないとみなす場合が一方向弱連成だ。