3Dキャド(ソリッドワークス)に依る設計とシュミレーション
解析との融合手法の実施

 

解析可能分野

圧縮、非圧縮性流体解析

ウズ、乱流解析

熱解析、燃焼解析

化学反応解析、混合ガス(流体・気体)拡散解析

構造解析との連成解析

 

実例に基づくアニメーションでの説明
CADデータの修正
計算に利用するCADデータに不具合がある場合、プリプロセッサでその修正が可能です。また、CADで設定された部品名や色情報をもとに境界条件の設定を行うことができます。モデルに足りない領域などがある場合には、直方体や円柱といった形状を後から付加することも可能です。

 

解適合解析
定常解析時に流れや圧力の変化が大きいところに自動的にメッシュを追加していく機能です。ソルバーの計算結果からプリプロセッサが自動起動し、再メッシュを行います。最初は粗いメッシュから始め、目標要素数の入力を行うことで、その計算に最適なメッシュを自動作成します。複雑な形状をした管内流れなどに利用することができます。

 

不連続接合
ファンやタービンなどの回転移動、自動車や列車などの車体走行時のすれ違い(平行移動)といった物体の移動を伴う熱流れの計算が可能です。また、ディスクブレーキに見られるローターとパッドの接触摩擦による部分的な発熱を考慮した解析にも取り組むことができます。さらに、ピストンポンプなどの回転移動と平行移動を併用した解析も可能です。

 

重合格子
複数の計算格子(静止領域と移動領域)を重ね合わせることで、伸縮や回転移動では不可能だった領域の自由な移動設定が可能です。また物体の接触や複数の移動領域の重ね合わせなどにも対応しています。エンジンポートのバルブ開閉や、歯車同士が噛み合うギアポンプの解析などに利用できます。

 

自由表面(定常/非定常)
気体と液体の界面形状を計算します。VOF法(新手法FIRM)による計算は、高速かつ精度の高い計算が可能で、移動境界機能や重合格子、粒子追跡などとの併用も可能です。気液界面が安定する現象の場合は、定常計算が可能なため、従来よりも短時間で結果を得ることができます。

 

6自由度運動(6DOF)
流体力を受ける剛体が受動的に移動・回転をするときの現象を捉えるときに有効な機能です。ばねの弾性(1次元並進運動)を考慮したボールバルブの解析や、6自由度剛体運動(3次元並進運動+3次元回転運動)を考慮した紙飛行機の解析などに取り組むことができます。その他にも、逆流防止弁、風力発電機や波力発電の羽車などの解析に応用されています。

 

キャビテーション
水中で高速回転するプロペラなど、液体の圧力が小さくなるところで生じるキャビテーション(気化現象)を計算することができます。キャビテーションの発生は圧力値をもとにしたキャビテーションモデルを適用して予測します。また、エロージョンなど、キャビテーションに起因する問題にも対応しています。

 

FSI:流体構造連成解析
構造解析ソフトウェアとの双方向の流体構造連成(FSI: Fluid Structure Interaction)ができます。剛体だけでなく弾性体も取り扱うことができるため、流体力を受けて物体が変形し、またその変形によって流れが変わる様な解析が可能です。

 

圧縮性流体
超音速流れや体積の膨張・収縮が大きい現象など、非圧縮性流体として扱えない問題に対応します。圧縮性流体の扱いは圧力ベースの計算手法の他に、高マッハ数でも安定して計算することができる密度べースの計算手法も用意されています。

 

粒子追跡
粒子特性(粒径・密度・沈降速度)に応じた挙動および、粒子と流体との作用反作用を考慮した解析ができます。質量粒子では重力による沈降や慣性力、荷電粒子では電界力による移動、粒子から壁面付着時の液化、粒子の蒸発、それに伴う潜熱の考慮、液体内での気泡としての利用などさまざまな応用が可能です。

 

流体音解析
風切り音のような流体の圧力振動により発生する音のほか、共鳴によって発生する音などを予測することができます。LESや弱圧縮性機能を併用し精度の高い計算が可能です。流体音の計算結果は、FFT(高速フーリエ変換)による周波数分析も可能です。

 

湿度結露
表面の温度と空気の水蒸気量の関係から物体表面の結露量を求めることができます。定常解析では単位時間あたりの結露発生量、非定常解析では累積結露量などを出力できます。また、結露面からの蒸発も同時に計算が可能なため、自動車フロントガラスの霜取り(デフロスタ)などに利用できます。