シミュレーションタスクを開始する前に、望ましい結果を得るための準備をすることが重要です。すべてのCAEシミュレーションは、実行する前に何らかの準備が必要です。このステップをプリ処理と呼びます。

シミュレーションにおけるプリ処理とは？

プリ処理は、シミュレーション実行の前段階です。シミュレーション解析のためにジオメトリを準備するために必要なすべてのステップを含みます。

プリプロセッシングでは、特に以下のことを行います:

• CADモデルの修正
• シミュレーション領域の作成
• 初期条件、境界条件、材料、その他の物理現象、数値計算設定などのシミュレーション設定の割り当て
• メッシュの生成

シミュレーションの設定を正確に行うためには、解きたい問題に含まれる物理現象が何で、何を解くべきかを知る必要があります。これが不明確な場合、物理的に解けない可能性があります。言い換えれば、使用されている方程式は、たとえ正しく解かれたとしても、問題の解法には当てはまらないということです。

アップロードされたCADジオメトリが有効であるためには、交差する面や閉じていない面がないかなどのエラーがないか確認する必要があります。

2次元で解決できる問題もあれば、3次元の本格的な形状が必要な問題もあります。計算規模を減らすことで時間と費用を節約できる場合があります。

図1: 典型的なSimScaleシミュレーションのセットアップレイアウト

メッシュ作成

メッシュとは、シミュレーション対象の領域を小さなセルまたはセグメントに離散化したものです。微分方程式を数値的に解くためには、計算領域を離散化する、つまり、空間上の特定の点における有限の値の集合として表現する必要があります。

メッシュは解に数値的および物理的な影響を与えます。数値的には、メッシュの質は方程式の解の精度に影響します。最も明らかなのは、より小さなセルを大量に使用することで、解の分解能がより細かくなる一方で、解を得るのに比較的長い時間がかかるということです。

有限要素解析(FEA)では、通常、実際のモデルのメッシュを作成しますが、数値流体力学(CFD)では、ほとんどの場合、実際のモデルの周囲にメッシュを作成します。CFDの場合、メッシュには構造（直交）格子、非構造格子などの種類があります。