航空宇宙工学
水面到達までの滑走による低重力下の液体フッ素タンク
軌道上を飛ぶ宇宙船を設計する 航空宇宙工学 の技術者が、多くのユニークな設計課題に直面しています。燃料の獲得は、機動の複雑さと宇宙船力学での燃料力学の相互作用による多くの挑戦の中にあります。FLOW-3Dは、そのような働きをモデル化することに適しています。非慣性座標系と剛体力学の連成を使用することで如何なる機動もシミュレートできます。 微小重力環境下における燃料の挙動と位置は、優れた表面張力と壁付着のモデルを用いて正確にシミュレートできます。 以下は、航空宇宙分野におけるFLOW-3Dのいくつかの適用例です。
無重力での衛星の燃料獲得におけるスロッシング力学の効果
ボーイング社によって提供されたアニメーション
宇宙船の燃料タンクにおける推進剤の挙動に関する知識は、それらの働きと性能の様々な状況を理解するために不可欠です。推進剤の挙動は液体の排除、ガスの通気、および与圧のような推進機能に影響を与えます。幾つかの場合、推進剤の挙動によりもたらされた力を知っておく必要があります。これは、液体の質量が宇宙船の総質量の大部分であるときに特に重要です。
左のアニメショーンは、3次元スロッシング解析の結果を表しています。FLOW-3Dによって用いられているVolume-of-Fluid (VOF)法はこの種の計算を可能にしています。追加の物理モデルは非慣性座標系を使用すること、および剛体力学を含むことを可能にしています。
電荷分布
飛行中または給油中の航空機燃料のスロッシングは、電荷を発生させて、燃料‐蒸気の混合物が界面で伝導性になることを引き起こします。電位および電界分布の過渡解析は、燃料タンク上の最適な放出位置の特定に役立ちます。FLOW-3Dを用いたこのシミュレーションは、偏揺、上下動、および回転運動の連続により加速された航空機燃料タンク内の燃料挙動を表しています。
温度分布：100秒
液体水素の与圧‐航空宇宙のCFD適用
FLOW-3Dを使用して、少量の液体水素が入っているタンクの与圧をシミュレートした例。タンクは楕円体のエンドキャップで先端の近くに拡散板があります。熱い水素は底部から注入されます。
タンク内にある水素の液体と蒸気は、両方とも初期は20.26K(1気圧における飽和状態)の一定温度です。シミュレートされた合計時間は100秒でした。左のイメージは100秒における温度分布を示しています。