A Powerful General Purpose Finite Element Flow Solver AcuSolve ™ 高精度汎用熱流体解析ソフトウエアのご紹介 株式会社JSOL エンジニアリング本部 流体技術部 2009年 2009年10月 10月2日 http://www.jsol.co.jp/ http://acusolve.jsol.co.jp/ 必要とされる解析ソフトウェアとは エンジニアリングやサイエンスの現場で 理想を可能にするシミュレーション技術 ◇ エンジニアリング分野で必要とされる要件 » 生産性の向上 » データ作成コストの低減 » ハードウエア・ソフトウエアコストの低減 » 高い収束性および穏やかな収束性 » 少ない試行回数で有効な解が得られること ◇ 実用性 » 精度が高いこと » データ品質が精度に及ぼす影響が、極力小さいこと Copyright © 2009 JSOL Corporation All Rights Reserved. 1 熱流体解析ソフトウェア AcuSolve の特徴 高い安定性あるいは頑健さ （いびつな要素でも高精度） » 最新の理論を用いることにより安定したので、要素内も関数近似され、高精度を保 障している。そのため、要素がいびつでも解析可能。 高速 （高速直接カップリング解法・並列計算機の有効利用） » 専用に開発された直接カップリング解法を組み込んでおり、繰り返しが少なく、高速。 高精度 （数学的に保障された高精度理論） » 変分原理に基づくガラーキン法を拡張した最小自乗ガラーキン法を用いており、人 工粘性など精度を妨げる項がない。 » 最新のＬＥＳ，DES (Detached Eddy Simulation)法により乱流解析が可能。 豊富な機能 » 各種境界条件など随時追加しています。 2 Copyright © 2009 JSOL Corporation All Rights Reserved. 開発元 ： 米国 ACUSIM Software社 » １９９４年 設立 » １９９７年 AcuSolveの最初のバージョン完成 » 以後継続して、バージョンアップ American Fork, Utah Canton, MI Distributor Kent, England Clifton Park, NY Mountain View, CA (HQ) Distributor （JSOL) Distributor Copyright © 2009 JSOL Corporation All Rights Reserved. 3 掲載事例一覧 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ＪＳＡＥ低Ｃｄ値標準車体によるレーンチェンジシミュレーション 列車の通過(構造体の剛体運動によるFSI) 円すいころ軸受内部の潤滑油の流れ 軸流ファンによる冷却 ブロワーの音響解析 SMPモータ熱流体解析事例 摩擦攪拌接合プロセスのシミュレーション 風力発電風車（P-FSI） 自動車用ショックアブソーバーのバルブ解析 Direct Coupling - ＦＳＩ ペリスタルティック（チューブ）ポンプの解析 自由表面の解析 海洋構造物の設計 橋脚ケーソン渦生成 インクの拡散 混合攪拌の効果 気体混合容器 SMX（静的ミキサー） ヘリカルミキサー エンジンルームの冷却 車室内空調設計 オーブンレンジの温度 Copyright © 2009 JSOL Corporation All Rights Reserved. 4 ＪＳＡＥ低Ｃｄ値標準車体によるレーンチェンジシミュレーション θ x y ※本解析には、２００８年社団法人自動車技術会 CFD 技術部門委員会公表の ”技術報告シリーズ４２ CFD ベンチマーク用風洞実験モデルデータの公開”資料を用いました。 Copyright © 2009 JSOL Corporation All Rights Reserved. 5 ＪＳＡＥ低Ｃｄ値標準車体によるレーンチェンジシミュレーション θ x y ※本解析には、２００８年社団法人自動車技術会 CFD 技術部門委員会公表の ”技術報告シリーズ４２ CFD ベンチマーク用風洞実験モデルデータの公開”資料を用いました。 Copyright © 2009 JSOL Corporation All Rights Reserved. 6 列車の通過(構造体の剛体運動によるFSI) » AcuSolveでは構造物の剛体運動（並進、回転など）を簡単に 設定できる。 貨物列車の障害物通過解析 （実験値＆解析値比較） Copyright © 2009 JSOL Corporation All Rights Reserved. 7 円すいころ軸受内部の潤滑油の流れ » 内輪と“ころ”、および “ころ”同士の 相対位置を保つ保持器が独自に移 動回転するため、複雑な流れが発生 する。 » 機構内でのころの移動回転を考慮し た潤滑油の流れを解析し、粘性抵抗 による回転負荷や潤滑油の循環を 検討した。 Copyright © 2009 JSOL Corporation All Rights Reserved. ハウジング - 外輪 - ころ - 保持器 - 内輪 - シャフト 8 円すいころ軸受内部の潤滑油の流れ Copyright © 2009 JSOL Corporation All Rights Reserved. 9 ブロワーの音響解析 » 車の清音化・無音化の中で、より静かなＨＶＡＣ（換気空調設備）の ニーズが高まっている。 » ブロアファンが主音源であるため、流体解析により詳細な音源を突き 止めて対策を行う。 Copyright © 2009 JSOL Corporation All Rights Reserved. 10 定常解析と過渡応答解析（ブロワー） » 過渡応答解析では、定常解析より解像度の高い結果を得られる。 » そのかわり計算時間がかかるが、AcuSolveの高速性により、 複雑な問題の過渡応答解析を実用的に実施できる。 （定常解析） Copyright © 2009 JSOL Corporation All Rights Reserved. ブロワー中央断面での速度分布 11 （過渡解析） SMPモータ熱流体解析事例 » モータの回転と、内外の自然対流 を考慮した熱流体解析を行った。 » これまでハンドブックや実験値に 頼っていた、回転部や外部の熱伝 達係数を詳細に知ることができる。 熱伝達係数時間変化 熱伝達係数分布 （ローター＆ステータ） 熱伝達係数分布 （回転部表面） Copyright © 2009 JSOL Corporation All Rights Reserved. 中央断面流速分布 （内部空気層表面） 12 摩擦攪拌接合プロセスのシミュレーション » 摩擦攪拌接合は、高速回転するピンを接合部分に挿入して摩擦熱を発生させ、 軟化した材料を攪拌することによって接合する手法。 » 材料が固相で微細化されるため機械的強度に優れており、熱ひずみも少ない という利点が注目されている。 ツール表面の圧力を斜め後方から見た図。 後方やや左サイドで圧力が一番低く、この位 置の圧力が負圧になると、接合不良が出る という実験事実と一致している。 ツール近傍の圧力分布。圧力はツールの回 転により、同心円上の縞模様を持っているこ とがわかる。 Copyright © 2009 JSOL Corporation All Rights Reserved. 13 風力発電風車（P-FSI） » しなりやすい羽根の変形を考慮するために、モード解析の結果を取り込んで過 渡解析を実行した。 » この例では、２０次モードまでの解析結果を合成。 » 後流の渦構造を完全に再現。 Copyright © 2009 JSOL Corporation All Rights Reserved. 14 自動車用ショックアブソーバーのバルブ解析 » バルブの変形を考慮した構造－流体連成解析（P-FSI）を行い、減衰力の立ち上 がり特性を検証した。 » バルブが押し上げられたときにできる隙間はモデル全体の大きさに対して非常 に狭い（最大110μm程度）が、AcuSolveでは実用的な時間で計算することがで きる。 １次モード ２次モード ３次モード モード解析結果の入力により、 オイルの圧力によるバルブの変形を考慮 Copyright © 2009 JSOL Corporation All Rights Reserved. 15 自動車用ショックアブソーバーのバルブ解析 流速分布 バルブの 変位分布 Copyright © 2009 JSOL Corporation All Rights Reserved. バルブの 圧力分布 16 自動車用ショックアブソーバーのバルブ解析 事例提供：KYB株式会社様 Copyright © 2009 JSOL Corporation All Rights Reserved. 17 自動車用ショックアブソーバーのバルブ解析 Copyright © 2009 JSOL Corporation All Rights Reserved. 18 Direct Coupling - ＦＳＩ » ＡｃｕＳｏｌｖｅと構造解析コードを同時に実行し、情報を交換させる。 » 諸物理量の投影や内挿は、ＡｃｕＳｏｌｖｅが行う。 » 構造解析コードは、自身のメッシュデータの節点の変位や力をＡｃｕＳｏｌｖｅ に受渡し、節点力を受け取る。 » 中間ソフトウエアは不要。 Copyright © 2009 JSOL Corporation All Rights Reserved. 19 ペリスタルティック（チューブ）ポンプの解析 » チューブが圧縮される場所が移動することにより流れが生じる。 » 圧縮される場所より前の液体は押し出され、後ろには新たに液体が吸 い込まれる。 » 構造の変形を伴ったＦＳＩにより、ポンプのフローの特徴を予想する。 流出 流入 Copyright © 2009 JSOL Corporation All Rights Reserved. 20 自由表面の解析 » 水面変動がある場合の円柱による渦 » ＡＬＥによる正確な自由表面の追跡 Copyright © 2009 JSOL Corporation All Rights Reserved. 21 海洋構造物の設計 » 剛体運動と流体解析の相互作用 Copyright © 2009 JSOL Corporation All Rights Reserved. 22 橋脚ケーソン渦生成 » 川底の巻上げ挙動を再現 Copyright © 2009 JSOL Corporation All Rights Reserved. 23 インクの拡散 » 自動時間刻み機能を利用 » 最終段階まで体積保存 Copyright © 2009 JSOL Corporation All Rights Reserved. 24 SMX（静的ミキサー） » SMX（静的ミキサー）の乱流混合解析における粒子追跡 Copyright © 2009 JSOL Corporation All Rights Reserved. 25 混合攪拌の効果 » 攪拌槽内の混合攪拌の効果を、多成分流れと スライディングメッシュ機能によって解析 Copyright © 2009 JSOL Corporation All Rights Reserved. 26 気体混合容器 » 気体混合容器内の支柱と流体の相互作用 （線形構造応答と流体解析） Copyright © 2009 JSOL Corporation All Rights Reserved. 27 ヘリカルミキサー » ヘリカルミキサーの乱流混合解析における粒子追跡 28 Copyright © 2009 JSOL Corporation All Rights Reserved. お問い合わせ » ご意見・ご質問がございましたら、お気軽にご連絡ください。 ※最新情報はこちらでもご覧いただけます。 http://acusolve.jsol.co.jp/ 株式会社ＪＳＯＬ （ジェイソル） エンジニアリング本部 流体技術部 ¾ E-mail cae-info@sci.jsol.co.jp ¾ TEL：03-5859-6020 FAX：03-5859-6035 AcuSolve（アキュ ソルブ）担当 北村、小林 ¾ 所在地 東 京 〒102-0074 東京都中央区晴海2-5-24 晴海センタービル TEL：03-5859-6020 FAX：03-5859-6035 名古屋 〒460-0002 名古屋市中区丸の内2-18-25 丸の内KSビル 17F TEL：052-202-8181 FAX：052-202-8172 大 阪 〒550-0001 大阪市西区土佐堀2-2-4 土佐堀ダイビル TEL：06-4803-5820 FAX：06-6225-3517 Copyright © 2009 JSOL Corporation All Rights Reserved. 29
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