Design & SimulationJune 26, 2023

熱流体シミュレーションで革新的な製品開発を加速させよう

熱流体システム設計ではデザイナーやエンジニアが3Dモデルを作成し、それをCAE専任者に渡してCFD (Computational Fluid Dynamics) 解析とシミュレーションを行うのが一般的な流れです。この作業に数ヶ月を要し、その後更に物理的なテストを実施することもあります。Fluid Dynamics Engineerは革新的な設計コンセプトを探求しつつ設計改善のため日常的に熱流体の計算を行うエンジニアを対象としています。
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この記事はBehnam DastvarehによるものですBehnam20207月にENA2に入社した流体エンジニアです。カルガリー大学で博士号を取得しアルバータ大学で博士研究員を務めた後にチームに参加しました。研究内容は流体のコーディング、シミュレーション、解析に加え、様々なシステムにおける熱や物質の輸送問題でした。ニュートン / 非ニュートン流、多孔質媒体、粒子、流れの不安定性などを研究しています。この分野の査読付きジャーナルにいくつか論文を掲載し、科学界からいくつもの賞を受賞しています。豊富な経験と顧客主導型ソリューションへのコミットメントを持つBehnamはENA2の機械工学チームにとって貴重な存在です。

3DEXPERIENCE®ポートフォリオの一部であるFluid Dynamics Engineer ロールは、デザイナーやエンジニアの設計プロセスの指針となる熱流体シミュレーションを実施するロールです。設計サイクルの早い段階で最適な流れ場、効率的な熱管理、最小限の圧力損失、その他の性能基準の評価が可能です。内部 / 外部流の熱流体シミュレーションを実施し製品設計をしながら改善するための実用的な情報を得ることができます。

イノベーションをもたらす

熱流体システム設計ではデザイナーやエンジニアが3Dモデルを作成し、それをCAE専任者に渡してCFD (Computational Fluid Dynamics) 解析とシミュレーションを行うのが一般的な流れです。この作業に数ヶ月を要し、その後更に物理的なテストを実施することもあります。Fluid Dynamics Engineerは革新的な設計コンセプトを探求しつつ設計改善のため日常的に熱流体の計算を行うエンジニアを対象としています。

このソリューションは業界標準のRANSベースの有限体積法によるCFD技術を用いており、説明付きの設定パネルでユーザーをガイドします。これにより、ユーザーは何百もの設計を素早く検討すると同時に製品性能の向上が可能です。デザイナー、エンジニア、シミュレーション初心者においてもシミュレーション主導の設計革新を可能にします。

Fluid Dynamics Engineerは3DEXPERIENCEプラットフォーム上にあるため、シミュレーション技術がCADやPLMと関連付き、エンドツーエンド製品開発に適した統合コラボレーション環境で利用いただけます。更にクラウド上の高性能な計算リソースを用いてローカルのハードウェアリソースに依存しない、高速で強力なパフォーマンスを実現します。

上図はスマートスピーカ内部における熱流体シミュレーション結果で、固体のみを表示し温度分布を色で示しています。中央が局所的に熱くなっている事が確認できます。ここでは表示していませんが、スピーカ内部を流れる空気や、流体-固体間の伝熱もシミュレーションで同時に解いています。

クラウドの計算リソース

クラウドの計算リソースで必要なときにいつでも必要な分を用いて様々な規模や複雑なシミュレーションを実行いただけます。

1時間以内でインストールからの利用開始が可能で、ローカルのハードウェアやソフトウェアの性能に依存せず利用いただけます。ローカルマシンのみの環境よりも大規模で複雑な問題への迅速な対応が可能で、必要に応じていつでもクラウドクレジットを追加購入し、利用可能な計算リソースを増やすことができます。

3DEXPERIENCEプラットフォームはCFDシミュレーションがCADやPLMのデータと連携しているため、設計変更への対応をシミュレーションで簡単に更新でき、結果をすぐに3D設計にフィードバックします。クラウドベースの製品開発には以下のメリットがあります:

ハードウェアとソフトウェアのITコスト削減

クラウドコンピューティングリソースでより大規模で複雑なモデルに対応

ハイパフォーマンス・コンピューティング (HPC) によるターンアラウンドタイム高速化

迅速な導入 – インストールから始めて1時間以内に利用開始可能

上図はビル風・風環境の流体シミュレーション結果です。基本設計段階でビル周辺の風環境を予測し配棟計画の検討などに活用いただけます。建物周辺において寒色は風速が弱く、暖色は風速が強く風が通りやすい箇所です。周辺住民・自治体などに説明の必要が生じた際に、ビジュアルとしてのシミュレーション結果は伝わりやすく、説得力があります

より迅速な対応に

Fluid Dynamics Engineerは様々なタイプの流体シミュレーションに対応し、革新的な新製品をより早く市場に投入されたい中小企業や大企業にお勧めです。

3DEXPERIENCEの流体シミュレーションはSIMULIAの技術を活用し流体の問題をより迅速に確信を持って解決します。クラウドの高性能な計算リソースで大規模なシミュレーションや複雑なシミュレーションを高速化し、ローカルマシンで日々の作業を継続いただけます。最後に、3DEXPERIENCEプラットフォームにより同僚とシミュレーション結果の共有や、レビュー、比較がより簡単になります。

SIMULIA  AbaqusIsight、 fe-safe、 Tosca、 SIMPACK、 CST Studio Suite、 XFlow、 PowerFLOW などのシミュレーションプロダクトを提供しています。SIMULIA Community ではソフトウェアの最新情報をご確認いただけます。

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