解析用3Dジオメトリ準備ガイド

StreamWright で解析を始めるとき、最初につまずきやすいのが「3Dモデルをどう用意するか」です。 構造解析では部品の3Dモデルがそのまま解析対象になりますが、流体解析で解析するのは 部品そのものではなく「流体が占める空間（流体ボリューム）」です。 本ガイドでは、手元の CAD モデルから StreamWright に投入する解析用ジオメトリ （STEP / STL）を用意する方法を、解析タイプ別に説明します。

操作手順そのもの（設定済みプロジェクトで動かしてみる）は 例題ライブラリ を参照してください。本ガイドは 「例題を自分の形状に置き換えるとき、何をどう作ればよいか」に答えるものです。

目次

第0章 まず理解すること — 解析対象は「流体の空間」

構造解析では「部品の3Dモデル＝解析対象」ですが、流体解析で解析するのは 流体が流れる空間そのものです。たとえば配管内の流れなら、解析対象は パイプの金属部分ではなく、パイプの内側の空間です。

受け付けるファイル形式と単位

• 形式は STEP（.step / .stp）と STL（.stl） の2種類です。 Parasolid や IGES など他の CAD 形式は、お使いの CAD で STEP に変換してください。
• モデルの設計単位（mm / m など）はアップロード時にサイドバーの Geometry Unit で指定します。OpenFOAM は SI 単位（m）で計算するため 自動換算されます。単位の取り違えは最も多い失敗です（mm のモデルを m として読むと寸法が1000倍になり、結果が桁違いになります）。

3つの鉄則

1. 1ファイル = 1パッチ アップロードした STL ファイル1つが、境界条件を割り当てる1つの面グループ （パッチ）になります。STL ファイル内部の solid 名は使われません。 入口・出口・壁のように面を分けたいときは、ファイルを分けて書き出します。
2. ファイル名 = パッチ名 inlet.stl はパッチ inlet になります。内部流れでは、ファイル名に inlet / outlet などを含めるだけで境界条件の種別まで自動で割り当てられます （規則の詳細は第6章）。
3. 「ゾーン」系のジオメトリは閉じた閉曲面 CHT の固体・MRF のローター・多孔質ゾーン・AMI の回転領域（缶）は、 すき間や開口のない閉じたソリッドの外面である必要があります。 開いたサーフェスではメッシュ生成に失敗します。

なお STEP ファイルをアップロードすると、CAD の面ごとに自動分解されて 〜_Face_1, 〜_Face_2, … というパッチになります（第6章参照）。 STL のようにファイル名で入口・出口を宣言できないぶん、アプリの Patch Setup タブで面を指定する手順が入ります。

第1章 内部流れ（パイプ・ダクト）

配管・ダクト内の流れでは、管の内側の空間をソリッド化した「流体ボリューム」を 用意します。パイプ部品の3Dモデルをそのままアップロードしてはいけません （メッシュが管の「肉厚部」に生成され、流路の計算になりません）。

用意するファイル

手順

1. CAD で流体ボリュームを作る。 代表的な方法は次の2つです （SOLIDWORKS / Autodesk Fusion / Autodesk Inventor での具体的なコマンド名は第7章）。
   • 管の端面（入口・出口）にフタ（キャップ面）を張り、囲まれた内側の空間を ソリッド化する（多くの CAD にある「囲まれた空間からソリッド作成」系の機能）。
   • 配管全体を包むブロックを作り、配管部品をブーリアン減算して内側の空間だけを残す。
2. 書き出す。
   • STL の場合: 入口面・出口面・残りの壁面を別ファイルに分け、 inlet.stl / outlet.stl / wall.stl と命名して書き出します。 入口が複数あるなら inlet_top.stl / inlet_side.stl のように inlet を含む名前にすれば、どちらも流入面として扱われます。
   • STEP の場合: 流体ボリュームを1ファイルで書き出します。
3. アップロードして確認する。 サイドバーの Geometry Input に投入し、 Geometry Unit を確認します。STEP の場合は Patch Setup タブで 3D プレビューの色分けを見ながら、入口・出口にあたる Face を指定します （面数が多いときは、いったん全てを wall に一括変更してから 入口・出口の2面だけを個別に変更するのが早道です）。

対応する例題

• 90°エルボ配管の圧力損失（ex01） — inlet/outlet/wall の3ファイル構成の最も基本的な形
• 90°分岐管の流量配分（ex03） — 出口が2つある場合
• ラバルノズル内の圧縮性流れ（ex07） — 圧縮性でも流体ボリュームの考え方は同じ

自由表面（VOF）のタンク解析も「容器の内側の空間」をボリューム化する点は 同じです。初期の水の領域はアプリ側で箱指定するため、水と空気を別々の ジオメトリに分けて作る必要はありません （ダム崩壊（ex09））。

よくある失敗

• パイプ部品の固体をそのままアップロードする（流路ではなく管の肉が解析される）
• 端面のフタを忘れ、開いたサーフェスのままソリッド化できていない
• mm のモデルを m として読み込む（結果が桁違いになる）
• STEP の Face 番号がどの面か分からなくなる → 3D プレビューの色分けと一括変更で対処

第2章 外部流れ（物体まわりの流れ）

外部流れでは流体ボリュームを作る必要はありません。解析したい物体の形状 （STEP / STL）だけをアップロードすれば、周囲の計算領域（風洞に相当する箱）は アプリが自動生成します。

用意するファイル

手順

1. 物体の形状をアップロードし、メッシュモードを External にします。
2. サイドバーの Fit Box を押すと、物体寸法を基準に 上流側 2倍・下流側 5倍・側方 3倍のマージンで計算領域の箱が自動生成されます。
3. 箱の6面（minX〜maxZ）の境界条件を Patch Setup タブの 📦 Domain Boundaries で設定します。初期値は全て wall なので、 流入面（inlet）と流出面（outlet）の指定を忘れずに。 風向きが +X なら minX を inlet、maxX を outlet にするのが基本形です。 側面・上面は slip（すべり壁）にすると壁の影響を減らせます。
4. 物体の表面は自動的に1段細かくメッシュ化されるため、 特別な設定なしでも物体まわりの解像度が確保されます。

対応する例題

• 円柱まわりの流れと抗力係数（ex02）
• 楔翼まわりの超音速流れ（ex08）
• 風速スイープによる Cd-Re カーブ（ex17）

よくある失敗

• 風洞の箱まで CAD でモデリングして持ち込む（不要です。物体だけで構いません）
• 単位の取り違えで抗力係数が桁違いになる（Geometry Unit を確認）
• ドメイン6面が全て wall のまま実行しようとする（実行前チェックで検出されます）
• 物体のサーフェスに穴があいている（STL 出力時の品質設定を確認）

第3章 CHT（固体と流体の熱連成）

CHT では流体領域と固体領域の両方を用意します。ここで最も多い疑問が 「固体と流体は干渉（重なり）してよいのか？」ですが、答えは Yes です。

固体は流体ボリュームに重ねて（埋め込んで）構いません。むしろ内包が前提です。 流体から固体の形をブーリアンでくり抜く必要はありません。メッシュ生成時に、 固体ジオメトリの内側が自動的に固体領域として切り出されます。

用意するファイル

手順

1. 流体領域: 筐体・ダクトの内側の空間全体を1個のソリッドにします。 内部の部品をくり抜かず、部品が埋まる場所も含めた中実のボリュームで 構いません（作り方は第7章）。 サイドバーの Geometry Input からアップロードします。
2. 固体領域: 部品ごとに STEP / STL を用意し、Physics タブの CHT セクションで「➕ 固体領域を追加」→ 領域ごとにアップロードします。 領域名（＝ファイル名）が OpenFOAM の領域名になるため、 HEATSINK / PCB / CHIP のような英数字の名前を付けてください。 固体同士が接触していても構いません（固体間の熱伝導も解けます。 ex05 が基板＋チップの2固体接触の例です）。
3. 発熱・物性の設定: 各固体領域に発熱量や材質を設定します。

注意点

• 薄い固体・同一平面が並ぶ界面: 厚さ数 mm の基板のように薄い固体や、 部品同士の面が同一平面に載る構成では、ベースメッシュの寸法を界面に 合わせる（例: 4 mm 厚の基板ならベースメッシュ 2 mm）と安定します。 界面がセルの中を斜めに横切ると、メッシュ生成が失敗することがあります。
• 自然対流は重力の向きに注意: 重力は −Z 方向（Z軸の下向き）固定です。 密閉筐体の自然対流を解くときは、モデルの上下を Z 軸に合わせて作ってください。
• 密閉筐体（自然対流）では inlet / outlet は不要です。壁だけで構成できます。
• 管内流れと管壁の熱連成（CHT 内部流れ）を Gmsh メッシュで解く場合だけは 例外で、固体（管）と流体（管内側の空間）を重ねずにぴったり分割した 2ファイルで用意します。ファイル名に water / fluid などを含めると流体、 pipe / solid などを含めると固体として自動判別されます。

対応する例題

• ダクト内発熱ブロックの強制空冷（ex04） — 流体1＋固体1の基本形
• 発熱チップ実装基板の冷却（ex05） — 流体1＋固体2（接触あり）・薄い固体の界面整列の実例
• 密閉筐体の自然対流冷却（ex06） — 密閉・自然対流
• 高温部品からの輻射伝熱（ex14） — CHT＋輻射

よくある失敗

• 流体から固体をくり抜いた「すき間の空いた流体」をわざわざ作る （不要な手間のうえ、界面の面が二重定義になりメッシュ不良の原因になります）
• 固体のサーフェスが閉じていない
• 重力方向とモデルの上下が合っていない（自然対流が横向きに働いてしまう）
• 薄い固体がベースメッシュに対して細かすぎて、メッシュ生成時に潰れる

第4章 回転機械 — MRF と AMI の使い分け

ファンや撹拌翼などの回転機械では、MRF（定常・回転座標系）と AMI（非定常・実回転）で用意するジオメトリの要件が正反対です。 ここを取り違えると先に進めないので、最初に下の表で確認してください。

MRF の手順

1. 流体領域（ダクトなど流路全体のボリューム）を通常どおりアップロードします。
2. 解析タイプで MRF を有効化し、MRF ゾーンの設定 UI から ローター形状（羽根＋ハブ）の STEP / STL をアップロードします。
3. 回転軸と回転数を指定します。回転ゾーンはローター形状の外接箱を 10% 拡張した領域として自動生成されるため、回転領域の「缶」を モデリングする必要はありません。

AMI の手順

1. 流体領域の各面（壁・入口・出口など）を STL で用意します。
2. それとは別に、回転部品を完全に内包する閉じた回転体（円筒などの「缶」）の STL を作ります。缶の設計指針:
   • 回転する部品全体をすき間をもって完全に包むこと
   • 静止側の壁と干渉しないこと
   • 缶の表面のうち流体を横切る部分が、自動的にすべり面（AMI 面）になります
3. アップロード後、Patch Setup タブで缶の STL にパッチ種別 ami_rotor を割り当てます。回転ゾーン名は缶 STL のファイル名と 揃えるのが慣例です。
4. Physics タブで回転する壁面（羽根・内円筒など）を回転壁パッチとして 選択します。これを忘れると、領域は回っているのに壁は静止したままになり、 流れが駆動されません。

よくある失敗

• MRF なのに缶をモデリングする／AMI なのに缶を作らない（要件が真逆です）
• AMI の缶が回転部品を完全に包めていない・静止壁と干渉している
• AMI で回転壁パッチの選択を忘れる（流れが動かない）
• AMI と Gmsh メッシュを併用しようとする（snappyHexMesh のみ対応です）

第5章 多孔質ゾーン（フィルタ・ハニカム）

フィルタやハニカムのように、細かい構造をそのまま解像せず圧力損失体として 扱う領域です。構造の実形状ではなく、多孔質として扱う範囲の外形を用意します。

用意するファイル

手順

1. 流体領域を通常どおりアップロードします。
2. 解析タイプで多孔質を有効化し、ゾーンの設定 UI から多孔質ゾーンの 形状（STL / STEP）をアップロードします。流体領域の中に重ねて置く 形で構いません（CHT の固体と同じ考え方です）。
3. ゾーン名を付けます（英数字とアンダースコア。ゾーン名がそのまま OpenFOAM の cellZone 名になります）。
4. 圧損係数（Darcy-Forchheimer）を入力します。ゾーン形状の寸法は 自動計測されて圧損の逆算にも使えます。

対応する例題

• フィルタを通る流れの圧力損失（ex12）

よくある失敗

• フィルタの実形状（細かい穴あき構造）をそのまま持ち込む（多孔質モデルの外形だけでよい）
• ゾーン形状が閉じていない
• ゾーン名に日本語や記号を使う（英数字とアンダースコアのみ）

第6章 パッチ命名・ファイル形式リファレンス

受け付けるファイル

パッチ名の生成規則

アップロードしたファイル名から、次の規則でパッチ名が作られます。

• 拡張子を除去し、小文字化。空白は _ に置換
• 使える文字は英数字と _ のみ（それ以外は除去されます）
• 先頭が数字の場合は _ が前置されます（例: 2nd_inlet.stl → _2nd_inlet）

境界条件の自動割当キーワード

内部流れ（Internal）モードで STL をアップロードした場合、ファイル名に 次のキーワードが含まれていると、境界条件の種別が自動で割り当てられます。

自動割当は初回の取り込み時のみ働きます。以後にアプリ上で変更した内容が 常に優先されるので、自動割当が意図と違った場合も Patch Setup タブで 自由に変更できます。外部流れ（External）モードでは全て wall で取り込まれ、 計算領域の6面（Domain Boundaries）側で流入・流出を設定します。

STEP の面分解

STEP をアップロードすると CAD の面ごとに {元のファイル名}_Face_{番号}.stl に分解されます。番号は CAD カーネルの内部順序で決まるため、どの番号が どの面かは事前に予測できません。3D プレビューの色分けで位置を確認しながら、 Patch Setup タブの一括変更（全て wall に）→ 入口・出口だけ個別指定、の順で 設定するのが実務的です。

metadata.json（上級者向け）

ジオメトリファイルと一緒に metadata.json をアップロードすると、 単位や境界条件が自動反映されます。同じ形状を繰り返し解析するときや、 社内でジオメトリを配布するときに便利です。

{
  "unit": "mm",
  "patches": {
    "inlet":  { "type": "inlet", "inlet_mode": "normal_velocity", "speed": 2.0 },
    "outlet": { "type": "outlet" },
    "wall":   { "type": "wall" }
  }
}

主なキー: unit（設計単位）、patches.<パッチ名>（type / inlet_mode / speed / velocity / temperature）、default_solver、 domain_bounds（外部流れの計算領域を明示指定）。

座標系の決め方

• 重力は −Z 方向（Z軸下向き）固定です。自然対流・粒子沈降など重力が 効く解析では、モデルの上下を Z 軸に合わせてください。
• 対称面（symmetry）を使う場合は、形状をその面で正確に半分にしてから 書き出してください。

第7章 CADソフト別 — 流体ボリュームの作り方

第1章・第3章・第5章で「用意する」と書いた流体ボリュームを、実際の CAD で どう作るかを SOLIDWORKS / Autodesk Fusion / Autodesk Inventor について説明します。 外部流れ（第2章）は物体の形状だけでよいため、本章の作業は不要です。

コマンド名は CAD のバージョン・言語設定によって多少異なります。 括弧内に英語表記を併記していますので、見つからないときはそちらで探してください。

本章の画面は、各ソフトの日本語 UI で実際に操作した画面です。 SOLIDWORKS は Dassault Systèmes SolidWorks Corporation の、 Autodesk・Autodesk Fusion・Autodesk Inventor は Autodesk, Inc. の 商標または登録商標です。本ガイドはこれらの企業が承認・提携・後援するもの ではなく、各ソフトでの操作手順を説明する目的で画面を引用しています。

作り方は2通りだけ

どちらでも、できあがるのは中身の詰まった1つのソリッドです。 これを STEP でそのまま書き出すか、面ごとに STL に分けて書き出します。

書き出し形式の選び方

まず試すなら STEP 1ファイルが確実です。同じ形状を繰り返し解析するなら、 一度 STL 分割を作っておくと以後の設定がほぼ自動になります （CAD 別の具体的な作り方は下の各節にあります）。

SOLIDWORKS

方法A — フタを張って「交差」で内部領域を作る

1. 開いている端面にフタを張ります。サーフェス タブの 平坦なサーフェス（挿入 > サーフェス > 平面 / Planar Surface）を選び、 「境界エンティティ」に開口部の内径のエッジを選ぶだけで平面が作られます。 入口・出口の2か所ぶん作ります。
2. 挿入 > フィーチャー > 交差（Intersect）を開き、「選択アイテム」に 元のソリッドと①のサーフェス2枚を入れます。
   • 「内部領域を作成」を選びます（「交差する領域を作成」「両方を作成」ではありません）
   • 開口部が平面だけなら、☑「サーフェス上の平面な開口部をキャップする」を使えば ①を省略できます
   • 「交差」ボタンを押します
3. 「除外する領域」に領域の一覧が出るので、流体にしたい内部領域以外 （管の肉厚部など）を除外して OK します。オプションの ☑「サーフェスも除外」にチェックしておくと、①のフタが残らず後片付けが楽です。
4. 不要なボディを消します。ツリーでボディを右クリック > ボディ削除/保持（Delete/Keep Body）> タイプ「ボディ削除」。 ソリッドとサーフェスをまとめて選べるので、管の肉厚ボディとフタ2枚を 1回の操作で削除できます。

手順1 — 平坦なサーフェス。「境界エンティティ」に開口部の内径のエッジを選ぶと 平面のフタができます。

手順2〜3 — 交差 では「内部領域を作成」を選びます。☑「サーフェス上の平坦な開口部を キャップする」を使えばフタ作りを省略できます。実行すると「除外する領域」に 領域の一覧が出るので、流体にしたい領域以外を除外します。

残ったソリッド1個が流体ボリュームです。ツリーでボディ名を FLUID などに 変えておくと、以降の書き出しで迷いません。

完成 — 不要なボディを消すと、ソリッドボディが1つだけ残ります （半透明で重ねて表示した状態）。これが流体ボリュームです。

方法B — ブロックを押し出して「交差」で不要領域を除く

フタ（平坦なサーフェス）を作らずに済むぶん、こちらのほうが手数は少なくなります。

1. 入口の端面にスケッチを描きます。管の断面より十分大きい矩形で構いません。
2. フィーチャー > 押し出しボス/ベースでブロックを作ります。
   • 方向1のタイプを 端サーフェス指定 にし、出口の端面を選びます。 これでブロックの両端が入口面・出口面と正確に一致するため、 フタが不要になります
   • ☐「結果のマージ」のチェックを外します。 これを外し忘れると、ブロックが元の部品と1つのボディに融合してしまい、 ただの直方体になります（方法B で最も多い失敗）
3. 挿入 > フィーチャー > 交差（Intersect）で、元の部品ソリッドと②のブロックを 選択し、「両方を作成」を選んで「交差」を押します。
4. 「除外する領域」に領域の一覧が出るので、部品（管）の肉厚部と、 ブロックのうち管の外側にあたる部分の2つを除外します。 残るのは管の内側の空間だけ、つまり流体ボリュームです。 オプションの ☑「結果のマージ」で1ソリッドにまとまります。

手順2 — 方向1のタイプを 端サーフェス指定 にして出口面を選び、 ☐「結果のマージ」のチェックを外します。ここを外し忘れるとブロックが 部品と融合し、ただの直方体になります。

この手順なら、余分なボディを後から削除する作業も不要です。

書き出し

いずれも ファイル > 指定保存 から、「ファイルの種類」を切り替えて行います。

• STEP: ファイルの種類で STEP AP203（または AP214）を選びます。 部品ファイルの中身がまるごと書き出されるため、流体ボリューム以外のボディは 上の手順4で削除しておくか、挿入 > フィーチャー > ボディ保存（Save Bodies）で 流体ボリュームだけを別部品として保存してから書き出すと確実です。
• STL: ファイルの種類で STL (*.stl) を選び、「オプション...」ボタンで システム オプション - STL/3MF/AMF を開いて設定します。
  • 出力形式は バイナリ（既定のまま）、単位は mm （アプリの Geometry Unit と揃えます）
  • 解像度は 粗表示 / スムーズ表示 / ユーザー定義 の3択です。 ユーザー定義では偏差 公差（mm）と角度 公差（deg）を指定します （目安は本章末の「STL の解像度の目安」）
  • ☑「ファイル保存前に STL 情報を表示」（既定 ON）のままにしておくと、 保存時に三角形数・ファイルサイズ・フォーマットが表示されます。 粗さが妥当かどうかの確認に使えます
  • ☑「モデルの座標系で出力」 — 分割 STL を作るときは ON を推奨（下記）

STL の「オプション...」で開く画面。単位を mm に、解像度は ユーザー定義 で偏差公差・角度公差を指定します。☑「ファイル保存前に STL 情報を表示」を 残しておくと、保存時に三角形数を確認できます。

• 面ごとに分けて STL を出す場合: サーフェス タブの オフセット サーフェス（Offset Surface）をオフセット 0.00mm で使い、 壁になる面（複数選択可）・入口面・出口面をそれぞれサーフェスボディにします。 ツリーでサーフェスボディの名前を wall / inlet / outlet に変えておくと、 そのファイル名で書き出せてパッチ名と自動割当（第6章）がそのまま効きます。 書き出しは、目的のボディだけを表示して残りを非表示にし、 ファイル > 指定保存 > STL を実行します。表示中のボディだけが書き出されます。

  実測例（S字管・呼び径20mm）: wall.STL 2,232三角形／inlet.STL・outlet.STL 各61三角形。3ファイルとも元の座標系のまま書き出され、 inlet は x=0 平面、outlet は x=200 平面に正しく載っていました。

オフセット サーフェス を 0.00mm で使って作ったサーフェスボディを、ツリーで wall / inlet / outlet にリネームした状態。この名前がそのまま STL の ファイル名＝パッチ名になります。

座標がずれないようにする

分割 STL は、全ファイルが同じ原点・同じ向きでなければ、組み合わせたときに 形状がバラバラになります。SOLIDWORKS では次の2つで担保します。

• STL オプションの ☑「モデルの座標系で出力」を ON にすると、 モデルの座標系そのままで書き出されます。分割 STL では ON にしておくのが安全です。
• 「出力座標系」（保存ダイアログの下部と STL オプションの両方にあります）は、 全ファイルで同じものにします。通常は -- デフォルト -- のままにしてください。 1ファイルだけ変えると、そのファイルだけ別の原点で書き出されます。

上の実測例は、どちらも既定のまま（「モデルの座標系で出力」OFF・出力座標系 デフォルト）でも3ファイルが正しく一致しました。ただしこのモデルは全体が 原点の正側（0〜200 × 0〜20 × 0〜120 mm）に収まっていました。 原点をまたぐ位置にモデルがある場合に備え、上の2点は明示的に揃えておくことを おすすめします。

Autodesk Fusion

方法A — 内側の面を写し取り、フタをして「ステッチ」でソリッド化（推奨）

考え方は Inventor と同じです。

1. サーフェス > 作成 > オフセット で管の内側の面を選択し、距離 0 mm で サーフェスボディを作ります。
2. 元のソリッドをブラウザで右クリックし、除去 します。 「削除」ではなく「除去」を選んでください。「除去」はタイムラインに フィーチャとして残るため後続の操作が壊れませんが、「削除」は パラメトリック履歴ごと消してしまいます。
3. サーフェス > 作成 > パッチ で、入口・出口それぞれの開いた輪郭にフタを作ります。
4. サーフェス > 修正 > ステッチ でサーフェス3枚をすべて選択します。 許容差（既定 0.10 mm）・操作「新規ボディ」で、閉じていればソリッドになります。 ダイアログの「ステッチの結果」でフリーエッジの数を確認できます。

手順1 — オフセット の距離を 0.00 mm、操作を「新規ボディ」にして内側の面を 写し取ります。

手順2 — 右クリックメニューの 除去。ツールチップにあるとおり、除去は タイムラインにフィーチャとして残り、削除 はパラメトリック履歴ごと消します。

手順4 — ステッチ でサーフェス3枚を選択。許容差は既定 0.10 mm、操作は 「新規ボディ」。閉じていればソリッドになります。

方法B — ブロックを押し出して切り取り、外側のボディを「除去」

1. 入口（または出口）の端面をスケッチ面にして、管を覆う大きさの長方形を描きます。
2. 押し出しで反対側の端面まで伸ばし、操作を 新規ボディ にします。 これでブロックの両端が入口面・出口面と一致します。
3. 修正 > 結合 で、ターゲット ボディ＝ブロック、ツール ボディ＝管、 操作＝切り取りにします。
4. 結果は2つのボディに分かれるので、外側のブロック側のボディを右クリックして 除去 します。残るのが流体ボリュームです。 （同じ操作でも Inventor は1ソリッド扱いになりボディ単位で消せません。 Fusion はきちんと2ボディに分かれます。）

手順3 — 結合 でターゲット ボディ＝ブロック、ツール ボディ＝管、操作＝「切り取り」。 「ツールを維持」はチェックしません。

書き出し

• STEP: ファイル > エクスポート で形式に STEP を選びます。

• STL（一体で出す場合）: 経路が2つあります。

  • ファイル > 3D プリント — 準備タイプを「エクスポート」にして書き出す
  • ステッチ後のソリッドをブラウザで右クリック > メッシュとして保存

  どちらのダイアログにも次の設定があります。

  • 形式は STL (バイナリ)
  • 単位のタイプ — 必ず確認してください（下の注意を参照）
  • リファインメントは 高 / 中 / 低 / カスタム。カスタムでは サーフェスの偏差（mm）・法線の偏差・最大エッジ長・縦横比を指定します
  • ダイアログに三角形の数が表示されるので、粗さをその場で確認できます
  • 面ごとに分けて STL を出す場合: Fusion ではステッチせず、 サーフェスボディのまま書き出します。
  • 各サーフェスボディをブラウザで wall / inlet / outlet にリネームします
  • それぞれを右クリック > ボディからコンポーネントを作成。 コンポーネント化しないと個別に書き出せません（ここが Fusion 特有です）
  • 各コンポーネントを右クリック > メッシュとして保存 で1つずつ書き出します

リネームしたサーフェスボディを右クリック > ボディからコンポーネントを作成。 これを行わないと、ボディ単位では書き出せません。

単位のタイプに注意

メッシュとして保存 の画面。単位 mm のドキュメントでも「単位のタイプ」が 「メートル」になっていた実機の状態。三角形の数もこの画面で確認できます。

書き出しダイアログの「単位のタイプ」は、ドキュメントの単位設定と連動しません。 しかもコマンドによって値が違います。 実機では、単位を mm に設定した同じ ドキュメントで、ファイル > 3D プリント は「ミリメートル」、 メッシュとして保存 は「メートル」になっていました。 どちらの経路でも、書き出しのたびに明示的に確認・設定してください。

メートルで書き出したファイルを mm のつもりで取り込むと寸法が 1/1000 になり、 結果が桁違いになります（第0章）。取り込み後に 3D プレビューの バウンディングボックスで寸法を確かめるのが確実です。

実測例（同じS字管）: wall.stl 8,710三角形／inlet.stl・outlet.stl 各185三角形。 3ファイルの座標系は一致していましたが、単位のタイプがメートルのままだったため 0〜0.2 の値で書き出されていました（Inventor の同じ形状は 0〜200）。

Autodesk Inventor

方法A — 内側の面を写し取り、フタをして「ステッチ」でソリッド化（推奨）

Inventor には囲まれた空間をソリッド化する スカルプト がありますが、 管形状では意図どおり通らないことがあります。次の手順が確実です。

1. 3Dモデル > 修正 > 厚み/オフセット で、管の内側の面を選択し、 距離 0 mm・出力をサーフェスにして OK します。内壁を写し取った サーフェスボディができます（「面の自動チェーン」を使うと内面をまとめて拾えます）。
2. 元のソリッドを非表示にし、①のサーフェスだけを表示します。
3. 3Dモデル > サーフェス > パッチ（境界パッチ）で、入口・出口それぞれの 開いたエッジを選んでフタを作ります。☑「自動エッジチェーン」で輪郭が一周拾われます。
4. 3Dモデル > サーフェス > ステッチ で、①〜③のサーフェス3枚をすべて選択します。 ☐「サーフェスとして保持」のチェックを外したまま適用すると、 閉じたサーフェス群がソリッドに変換されます。 閉じないときは「最大許容差」（既定 0.254 mm）を少し大きくします。

手順1 — 厚み/オフセット を「オフセットサーフェス」モードにし、距離 0、 出力（ボディ名）を付けて内壁を写し取ります。

手順3 — 境界パッチ。開いたエッジを1本選び、☑「自動エッジチェーン」で 輪郭が一周拾われます。

手順4 — ステッチ でサーフェス3枚を選択し、☐「サーフェスとして保持」の チェックを外したまま適用するとソリッドになります。最大許容差は既定 0.254 mm。

方法B — ブロックを押し出して減算し、「面を削除」で外側を落とす

1. 入口の端面にスケッチで矩形を描き、押し出しで流路を覆うブロックを 新規ソリッドとして作ります。
2. 修正 > 結合 で、ブロックから管のボディを減算（差）します。
3. ここに Inventor 特有の落とし穴があります。 結果は「管の外側の塊」と「管の内側の空間」に分かれて見えますが、 ブラウザ上は1ソリッドとして数えられ、外側だけをボディ削除で消せません。
4. そこで 修正 > 面を削除 を使い、流体ボリューム以外の面 （ブロックの外面 → 管の外周面の順）を削除します。 残った面が閉じた時点で、流体ボリュームだけのソリッドになります。

手順4 — 面を削除 で不要な面を選びます（ここではブロックの外面6面）。 残った面が閉じた時点で、流体ボリュームだけのソリッドになります。

手数は方法Aのほうが素直です。方法Bは③の挙動を知らないと詰まります。

書き出し

ファイル > 名前を付けて保存 > コピーを名前を付けて保存 から、 「ファイルの種類」を切り替えて行います。

• STEP: ファイルの種類で STEP ファイル (*.stp; *.ste; *.step; *.stpz) を 選びます。細かい設定は「オプション」から指定できます。
• STL: ファイルの種類で STL ファイル (*.stl) を選び、「オプション」で STL ファイルに名前を付けて保存オプション を開きます。
  • 形式は バイナリ、単位は ミリメートル、構造は 1ファイル
  • 解像度は 高 / 中 / 低 / カスタム / Brep。カスタムでは サーフェスの偏差・法線の偏差・エッジの最大長さ・縦横比を指定します
  • 偏差が % 指定なのが SOLIDWORKS（mm 指定）との違いです。本章末の 「代表寸法の 0.1〜0.5%」という目安をそのまま入力できます。 既定の「高」はサーフェスの偏差 0.005% とかなり細かめで、 同じ形状でも SOLIDWORKS の既定より三角形数が数倍になります

「オプション」で開く画面。単位は「ミリメートル」、解像度は 高 / 中 / 低 / カスタム / Brep。サーフェスの偏差が % 指定なのが SOLIDWORKS との違いです （既定の「高」は 0.005%）。

• 面ごとに分けて STL を出す場合: 書き出したいボディだけを表示にして （ほかは非表示）保存を実行します。表示中のものだけが書き出されます。 方法Aで作ったサーフェス（内壁・入口パッチ・出口パッチ）はステッチ後も残るので、 ブラウザで wall / inlet / outlet にリネームしておくと、 そのままパッチ名として使えます（第6章）。

  実測例（同じS字管）: wall.stl 8,970三角形／inlet.stl・outlet.stl 各185三角形。このモデルは y・z が負の座標を含みますが、 3ファイルとも座標を移動されずに書き出され、inlet は x=0 平面、 outlet は x=200 平面に正しく載っていました。

ステッチ後もサーフェスボディは残ります。wall / inlet / outlet に リネームし、書き出したいものだけを表示にして保存します。

その他の CAD

上記以外の CAD でも、探すコマンドは同じです。

• 方法A に相当: 「閉じたサーフェスからソリッドを作る」機能 （Stitch / Sculpt / Sew + Solidify / Shape Binder など呼び名はさまざま）
• 方法B に相当: ブーリアンの減算（Subtract / Cut / Difference）

流体ボリュームさえ作れれば、あとは STEP か STL で書き出すだけです。 なお Parasolid・IGES・JT など StreamWright が受け付けない形式しか出せない場合は、 いったん STEP に変換してください（第0章）。

STL の解像度の目安（共通）

• 三角形が粗いと曲面がカクカクになり、圧力損失や抗力が変わります。 逆に細かすぎるとファイルが巨大になり、取り込みとメッシュ生成が遅くなります。
• 目安は弦高偏差を代表寸法の 0.1〜0.5% 程度（SOLIDWORKS の「偏差 公差」＝mm 指定、 Inventor の「サーフェスの偏差」＝% 指定、Fusion の「サーフェスの偏差」＝mm 指定に相当）。 フィレットや小径部など曲率のきつい部分に三角形が10個以上並んでいれば十分です。
• 形式はバイナリ STL で構いません（ASCII も読めますが、ファイルが数倍になります）。
• STEP で出す場合、この設定は不要です。 三角形化は取り込み時にアプリが行います。

共通のつまずきポイント

• 単位: CAD 側が mm なら、アプリのサイドバー Geometry Unit も mm。 分割 STL では全ファイルを同じ単位で書き出します。 書き出しダイアログの単位は、CAD のドキュメント単位と連動するとは限りません （Fusion では同じドキュメントでもコマンドによって mm だったりメートルだったりします）。 書き出しのたびに確認し、取り込み後は 3D プレビューの バウンディングボックスで寸法を確かめてください。
• 原点: 分割 STL は全ファイルが同じ原点・同じ向きである必要があります。 書き出し座標系の指定は全ファイルで揃え、書き出し後にアプリの 3D プレビューで 入口・出口が壁の正しい位置に載っているかを必ず確認してください。
• 上下の向き: 重力が効く解析（自然対流・粒子）では、モデルの上方向を +Z に します（第6章）。CAD によって「上」とみなす軸の既定は異なります （SOLIDWORKS は Y 上が既定）。
• すき間で閉じない: ステッチ／スカルプトが失敗するのは、たいてい微小なすき間か 重なった面が原因です。許容差を上げるか、問題の面を作り直します。
• 細かすぎるフィーチャー: ねじ山・小さなフィレット・刻印などはメッシュを 浪費するだけで結果にほとんど影響しません。書き出す前に削除・抑制しておくと、 メッシュが安定して計算も速くなります。

付録 アップロード前チェックリスト

1. ☐ 解析対象は「流体の空間」になっているか（内部流れで部品の固体をそのまま出していないか）
2. ☐ モデルの設計単位（mm / m）を把握し、Geometry Unit で正しく選んだか
3. ☐ 面を分けたい箇所はファイルを分けて書き出したか（1ファイル＝1パッチ）
4. ☐ ファイル名は英数字と _ か。inlet / outlet 命名の自動割当を活用したか
5. ☐ ゾーン系（CHT 固体・MRF ローター・多孔質・AMI 缶）は閉じた閉曲面か
6. ☐ CHT: 固体は流体ボリュームに重ねて（内包して）配置したか（くり抜き不要）
7. ☐ 回転機械: MRF＝缶不要／AMI＝缶必須 を取り違えていないか
8. ☐ 重力が効く解析（自然対流・粒子）で、モデルの上下を Z 軸に合わせたか
9. ☐ 薄い部品・同一平面の界面は、ベースメッシュ寸法と整列できる厚さ・位置か
10. ☐ アップロード後、3D プレビューで寸法（バウンディングボックス）と パッチの色分けを確認したか

分からないことがあれば、まず例題ライブラリから 自分の解析に近い例題を開き、その .ofb.zip をロードして設定を眺めてみるのが 近道です。すべての例題に検証値と設定の解説が付いています。