Simscapeでのモデル化について

質問、失礼します。

Simscapeでモデル化をする時は対象を細かく区切ってブロックで変換した方が、

物理的に正しくシミュレーションできるのでしょうか。

例えば、以下の様に水の加温を模擬する際は

①以下の様に水を1つのブロックで表わして模擬するのか

②それとも以下の様に細かく分割して考えてブロックを組み合わせて

模擬するのか(熱システムのサンプルでは2分割ていどでしたが、分割数などはどうするか)

どちらが正確にシミュレーションできるのでしょうか

よろしくお願いします。

Answer 1

[Toshinobu Shintai]

②の方が物理現象を正確に再現することができます。ただし、計算時間は遅くなります。

一般にシミュレーションモデルの正確さと計算時間はトレードオフの関係にあります。

また、Simulink, Simscapeは1D-CAEのシミュレーションツールです。1D-CAEは物理現象の空間的なダイナミクスを無視した近似モデルを使うことで、高速にシミュレーションすることを前提に作られています。

おっしゃるように、たくさん分割してモデリングすることで、無視していた空間的なダイナミクスをある程度考慮できるようになりますが、本来Simscapeはそのようにして使うツールではないため、分割は必要最低限に留めた方がよいと思います。

ちなみに、空間的なダイナミクスとは具体的には、時間以外に関する微分方程式を含むという意味です。例えば、熱伝導方程式は時間以外に位置に関する微分方程式も含みますが、これをSimscapeで完全にモデリングすることはできません。

[Hiroaki Deguchi]

回答ありがとうございます。

了解しました。

ということは、水を加温する際の対流（温まった水が上にいく現象）は、ブロックを分割しても再現できない。

再現したいなら、別のブロック繋げたり、熱伝導率を変更してエネルギーのやり取りとして再現すればよい。

と解釈しています。