マルチフィジックスのソリューション

ユースケース

人の指紋は実質的に固有であるため、指紋スキャナーの用途は莫大です。夏から秋、冬へと気候が変化すると、デバイス上の指紋センサーはトラブルを抱え始めます。物は熱によって膨張し、冷やされると収縮するため、温度変化の後で構造性能を評価することが必要です。

FEAモデルの概要

スキャナーは、周囲の空気を表す境界ボックスで囲まれています。周囲の空気の温度は、低温状態で293K、高温状態で313Kです。熱源と冷却チャンネルを図 1に示します。ここでは、熱流はAcuSolveの計算流体力学（CFD）を使用して解析され、構造応力解析はOptiStructを使用して行われます。

図 1. 指紋スキャナー

結果

図 2. 低温状態と高温状態での温度分布

モデルファイル

必要なモデルファイルのダウンロードについては、モデルファイルへのアクセスを参照してください。

ここで使用されているモデルファイルには以下のものが含まれます：

Fingerprint_scanner.slb

ユースケース

電球は、電気から光を生成するデバイスです。暗い空間を照らすほか、電子デバイスがオンであることを示す、交通整理をする、温めるなど、さまざまな目的で使用できます。長い間オンになっていた電球を変更または取り替える場合、触ると非常に熱くなっています。

電気は、電球内のフィラメントと呼ばれる細いタングステンのワイヤを流れます。電球内で使用されるフィラメントは、抵抗と呼ばれる特性を持ちます。この抵抗により、フィラメントは加熱されて光り始め、電気エネルギーが光エネルギーに変換されます。この光エネルギーは空気（流体媒体）を介してガラスに伝達されるため、ガラスも加熱されます。

図 3. 熱流体-構造相互作用解析

FEAモデルの概要

このモデルにおいて、空気（この解析では流体）はSimLabを使用してメッシングされ、フィラメントは1.2W/mm³の電気により熱を生成します。流体メッシュは、フィラメントからガラスへ熱を伝達するため、重要な手順です。フィラメント（タングステン）、空気流体（アルゴンガス）、およびガラスには、適切な材料特性が付与されます。ここでは、CFD熱流体解析はAcuSolveを使用し、構造応力解析はOptiStructを使用して行われます。

結果

電球のガラスの温度は、570K（非常に高温です）に達します。

図 4. 温度の変化

モデルファイル

必要なモデルファイルのダウンロードについては、モデルファイルへのアクセスを参照してください。

ここで使用されているモデルファイルには以下のものが含まれます：

light_bulb.slb