有限体積法エアバッグモデリング
Radiossでは、エアバッグ計算の標準的な方法は有限体積法（FVM）です。
FVMでは、内部エアバッグコンポーネント（内壁、バッフルなど）との相互作用を含め、エアバッグ内の気体流がモデル化されます。FVMエアバッグをセットアップするには、エアバッグカード/MONVOL/FVMBAG1と/MONVOL/FVMBAG2が使用されます。一定圧力エアバッグは、展開、接触、および気体の動的パラメータの全体的一貫性を確認するためのデバッグ目的で使用できます。デバッグ用に一定圧力エアバッグをアクティブにするには、/MONVOL/AIRBAG1を使用します。
/MONVOL/FVMBAG1/46
FVMBAG1
#surf_IDex Hconv
666000001 0
# AscaleT AscaleP AscaleS AscaleA AscaleD
0 0 0 0 0
# mat_ID Pext T0 Iequi Ittf
666400002 1E-4 296 1 3
# Njet
1
#inject_ID sens_IDsurf_IDinj
666400002 666000500 666200211
#fct_IDvel Fscalevel
666000200 1
# Nvent Nporsurf
1 2
# surf_IDv Iform Avent Bvent vent_title
666000015 1 0 0
# Tstart Tstop dPdef dtPdef IdtPdef
0 1E30 0 0 0
# fct_IDt fct_IDP fct_IDA Fscalet FscaleP FscaleA
0 0 0 1 1 1
# fct_IDt' fct_IDP' fct_IDA' Fscalet' FscaleP' FscaleA'
0 0 0 1 1 1
#surf_IDps Iformps Iblockage surface_title
666000004 2 0
# Tstart Tstop dPdef dtPdef IdtPdef
0 0 0 0 0
# fct_IDv Fscalev
666000004 1
#surf_IDps Iformps Iblockage surface_title
666000003 2 0
# Tstart Tstop dPdef dtPdef IdtPdef
0 0 0 0 0
# fct_IDv Fscalev
666000003 1
# frame_ID kmesh Tswitch
0 4 20
# L1 L2 L3
0 0 0
# Nb1 Nb2 Nb3 grbric_ID surf_IDin Iref
0 0 0 0 0 0
# Igmerg Cgmerg Cnmerg Ptole
0 1e-04 1E-4 0
# qa qb Hmin delta_Tsca delta_Tmin
0 0 0 0 0
# Ilvout Nlayer Nfacmax Nppmax Ifvani
1 0 0 0 0/MONVOL/FVMBAG2/46
FVMBAG2
#surf_IDex surf_IDin Hconv
666000001 0
# mat_ID Pext T0 Ittf
666400002 1e-04 296 3
# Njet
1
#inject_ID sens_IDsurf_IDinj
666400002 666000500 666200211
# Nvent Nporsurf
1 2
# surf_IDv Iform Avent Bvent vent_title
666000015 1 0 0
# Tstart Tstop dPdef dtPdef IdtPdef
0 1E30 0 0 0
# fct_IDt fct_IDP fct_IDA Fscalet FscaleP FscaleA
0 0 0 1 1 1
# fct_IDt' fct_IDP' fct_IDA' Fscalet' FscaleP' FscaleA'
0 0 0 1 1 1
#surf_IDps Iformps Iblockage surface_title
666000004 2 0
# Tstart Tstop dPdef dtPdef IdtPdef
0 0 0 0 0
# fct_IDv Fscalev
666000004 1
#surf_IDps Iformps Iblockage surface_title
666000003 2 0
# Tstart Tstop dPdef dtPdef IdtPdef
0 0 0 0 0
# fct_IDv Fscalev
666000003 1
# Cmerg Tswitch Iswitch Pswitch
1e-04 20.0 0 0.0
# CFL DT_min
0.0 0.0/MONVOL/FVMBAG2カードは、2021.1から使用可能になりました。これは、/MONVOL/FVMBAG1カードの正確な複製です。廃止された未使用の入力は、/MONVOL/FVMBAG2から削除されます。これにより、シンプルで使いやすくなります。/MONVOL//FVMBAG1の注入速度を300m/sと異なる設定にすると、/MONVOL/FVMBAG1と/MONVOL/FVMBAG1カードの結果に多少の違いが生じる場合があります。この値は、/MONVOL/FVMBAG2カードにハードコードされています。
閉じたエアバッグ外部サーフェスは/SURF/PARTを使用して定義する必要があり、外向きの法線があるシェルコンポーネントのセットを参照します。
スケーリングパラメータAscale_T、Ascale_P、Ascale_S、Ascale_AおよびAscale_Dは使用されません。
大気の値は、初期空気材料、初期温度、および初期圧力について定義されます。
パラメータIttfは、3に設定する必要があります。この場合、ベントは/MONVOL/FVMBAG1で参照されているセンサーで指定された1つ目のインジェクターのTTFの時間にアクティブになり、ベント開口部と空隙を制御するすべての時間依存曲線は1つ目のインジェクターのセンサーアクティブ化時間だけシフトします。
インジェクターの数は、Njetフラグによって指定されます。注入サーフェスとして使用する要素は、外部または内部エアバッグサーフェスに属する個別のPARTコンポーネントに置かれる必要があります。インジェクターサーフェスについて、別々のインジェクターに同じ要素を使うことはできません。
気体注入を開始するための始動時間（TTF）は、/SENSORで定義する必要があります。グローバルパラメータ定義/PARAMETERは、TTFおよびその他のエアバッグパラメータの入力をパラメータ化するために使用できます。
注入速度の関数では、注入される気体のおおよその音速を定数値で設定する必要があります。この関数は、シミュレーション結果に大きな影響は与えません。
オプションIequil=1を使う必要があります。このオプションは、TTFの前のFVM周期を簡易化します。
注入速度の関数では、注入される気体のおおよその音速を定数値で設定する必要があります。この関数は、シミュレーション結果に大きな影響は与えません。
内部サーフェス（内壁、バッフル、バンドなど）は、コンポーネントの集合として定義され、surf_IDinフィールドで参照されます。
図 1. 2つのチャンバーがある単純なスリーブエアバッグ
初期有限体積メッシュは、オプション/MONVOL/FVMBAG1Kmesh=14が使用されている際は自動的に生成され、手動で作成された初期テトラ有限体積メッシュは、次のセクションで説明されているとおり定義されません。次に、エアバッグの外部および内部サーフェスに交差が存在しないことを確実にするために、エアバッグがチェックされます。交差が存在しない場合、有限体積メッシュは生成されます。エアバッグコンポーネント内の交差のために有限体積が生成され得ない場合は、有限体積メッシュの生成に問題を生じている節点 / 要素の数と場所と共にエラーメッセージが書き出されます。これが起こる際、エアバッグメッシュの問題点の検証と修正にHyperMeshが使用されることが可能です。tetrameshパネルのcheck 2Dmeshオプション（デフォルトの設定）を使って、エアバッグの外部および内部コンポーネントがテトラメッシュ生成に受け入れられるかどうかを確認します。Radiossによって作成されたテトラメッシュは、RadiossインクルードファイルMONVOLとして出力されます。
図 2.
初期有限体積メッシュ/TETRA4要素は別の/PARTに置かれ、材料/MAT/VOIDおよびプロパティ/PROP/VOIDが割り当てられます。メッシュは完全にエアバッグの体積を満たしていなければなりません。
#---1----|----2----|----3----|----4----|----5----|----6----|----7----|----8----|----9----|---10----|
/PART/8
TETRA4
8 8 0
/MAT/VOID/8
tetra
/PROP/VOID/8
tetra
#---1----|----2----|----3----|----4----|----5----|----6----|----7----|----8----|----9----|---10----|
INITIAL VOLUME OF MONITORED VOLUME. . .= 299199.9998912
VOLUME NUMBER 1
NUMBER OF SURFACE POLYGONS. . . . . . .= 1200
NUMBER OF SURFACE TRIANGLES . . . . . .= 1200
NUMBER OF COMMUNICATION POLYGONS. . . .= 2536
NUMBER OF COMMUNICATION TRIANGLES . . .= 2536
NUMBER OF FINITE VOLUMES. . . . . . . .= 1568
MIN FINITE VOLUME VOLUME. . . . . . . .= 66.66666700000 (FINITE VOLUME ID 292)
INITIAL MERGING VOLUME. . . . . . . . .= 19.08163264612
SUM VOLUME OF FINITE VOLUMES. . . . . .= 299199.9998912
SUM AREA SURFACE TRIANGLES. . . . . . .= 230031.1439046
SUM MASS OF FINITE VOLUMES. . . . . . .= 3.9428379122204E-04
WARNING ID : 631 ** WARNING IN FVMBAG DEFINITION DESCRIPTION : -- MONITORED VOLUME ID : 1 -- MONITORED VOLUME TITLE : SAB IN LOCAL FRAME DIRECTION 1 GIVEN LENGTH 0.000000000000 IS SMALLER THAN BOUNDING LENGTH 301.4996942325 IT IS RESET TO 304.5146911748 WARNING ID : 631 ** WARNING IN FVMBAG DEFINITION DESCRIPTION : -- MONITORED VOLUME ID : 1 -- MONITORED VOLUME TITLE : SAB IN LOCAL FRAME DIRECTION 2 GIVEN LENGTH 0.000000000000 IS SMALLER THAN BOUNDING LENGTH 100.0000000000 IT IS RESET TO 101.0000000000 WARNING ID : 631 ** WARNING IN FVMBAG DEFINITION DESCRIPTION : -- MONITORED VOLUME ID : 1 -- MONITORED VOLUME TITLE : SAB IN LOCAL FRAME DIRECTION 3 GIVEN LENGTH 0.000000000000 IS SMALLER THAN BOUNDING LENGTH 1.535460483274 IT IS RESET TO 1.550815088107
テトラメッシュに基づく有限体積はパラメータをマージすることで提供されるストラテジーに従ってマージされるため、テトラメッシュの質は重要ではありません。 、 、および は、 /MONVOL/FVMBAG1に入力できます。ただし、 = =1e-04に設定することでStarterの初期化中のマージプロセスを非アクティブにし、Engineの高度なマージアルゴリズムを使用することを推奨します。この場合には、/FVMBAG/MODIFまたは/DT/FVMBAG/Iflagにおいて同じパラメータを定義できます。
バージョン2019.1より、/MONVOL/FVMBAG1、/MONOL/FVMBAG2カードでマージjパラメータとタイムステップパラメータを直接入力できるようになりました。
図 3. *A000ファイルにおける初期有限体積の表現
テトラ要素の数は、複雑度、およびエアバッグの種類によって異なります。たとえば、サイドエアバッグは約30,000から50,000個のテトラ、カーテンエアバッグの場合は250,000から500,000個のテトラにできます。
自動ボリュームメッシングオプション/MONVOL/FVMBAG1Kmesh=1が使われる必要があります。Kmesh=14を使用（HyperMeshテトラメッシャー）するか、もしくはHyperMeshでテトラメッシュを生成することが推奨されます。