ソフト×FsTech株式会社 - メーカー・企業と製品の一覧

ポペットバルブの最適化

実際に行われた研究を元にCFDソルバーSimericsMPとCAESESの連携による設計システムについて解説！

ソフトウェアの販売を行うイタリアのOMIQ SRL社(以下、OMIQ)は、デンマークの機械メーカーであるDanfoss社が開発する高圧ポンプのポペットバルブを用いて自動設計システムの研究を行いました。このケースでは、実際に行われた研究を元にCFDソルバーSimericsMPと CAESESの連携による設計システムについて紹介していきます。このケースの問題としては、ポペットバルブが作動中に許容できない不安定な挙動を起こすという点になります。ポペットバルブが最大変位 (27.5[mm])まで開こうとすると、流れの不安定性が増すことによりポペットバルブへの圧力が減少、最終的にはバルブが全開状態にならない(残り約6[mm]まで閉じる)ことが判明しました。この不安定な現象は、SimericsMPを使用した非定常解析によって検証されました。 ※記事の詳細内容は、関連リンクより閲覧いただけます。　詳しくはPDFをダウンロードしていただくか、お気軽にお問い合わせください。

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バルブ

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平板境界層実験のためのリーディングエッジの最適化

最小曲率半径が約2.5mmの場合、スチールベルトの塑性変形を防ぐことが可能！

流体力学における任意条件下における遷移境界層予測は非常に難しい課題となります。カールスルーエ大学の研究グループにおいて圧力勾配、主流乱れ、表面粗さなどの影響を考慮した遷移境界層予測を行うための試験に対する適した前縁形状最適化をCAESESとオープンソースOpenFOAMを用いて実施しました。 ※記事の詳細内容は、関連リンクより閲覧いただけます。　詳しくはPDFをダウンロードしていただくか、お気軽にお問い合わせください。

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その他

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sCO2軸流タービン設計のための新しいアプローチ

10MW級の発電所において排熱再利用(WHR)超臨界二酸化炭素軸流タービンの設計事例を紹介！

従来の火力や原子力発電所では、作業流体として蒸気や燃焼ガス等を利用してタービンを駆動させ、発電しています。この事例ではCAESESを用いた比較的温和な状態で超臨界状態となる二酸化炭素(CO2)を用いた超臨界二酸化炭素(sCO2)を作動流体とする軸流タービンの設計方法を紹介いたします。超臨界状態とは気体と液体の中間の特性を示し、密度、熱容量が大きいため、臨界点以下の気体を用いた場合のサイクル効率よりも改善する可能性があります。 ※記事の詳細内容は、関連リンクより閲覧いただけます。　詳しくはPDFをダウンロードしていただくか、お気軽にお問い合わせください。

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タービン

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バルブの設計と最適化

CAESESを使用して探索した手順では数ヶ月から数日という作業時間短縮を実現！

バルブの設計最適化は多くの最適化対象の1つであり、CAESESを用いて設計変更のプロセスを適切に自動化し、CFDソルバーで生成された実施ケース数の分析を行うことで、製品化までの時間を大幅に短縮すると共に、制約条件下での真の適切な設計を探索することが可能です。バルブは様々な通路を開いたり、閉じたり、部分的に塞いだりして、流体の流れを制御、誘導、または調整するデバイスです。開いたバルブでは、流体は高圧から低圧の方向に流れます。通常、バルブ最適化の主な目的は指定された圧力損失でバルブを通過する流量を調整することです。これは流れ係数として表現されることが多く、この係数は流れの効率の相対的な尺度であります。 ※記事の詳細内容は、関連リンクより閲覧いただけます。　詳しくはPDFをダウンロードしていただくか、お気軽にお問い合わせください。

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攪拌機の最適化

得られた結果は、標準的な工業用攪拌機の混合時間よりも10％〜20％短くなります！

攪拌機は広く使用されている装置であり、そのサイズと形状は作業環境によって異なります。 CAESESのパラメトリックモデリングは、その性能の調整を容易にするとともに最適化を可能にします。 CAESESでモデリングし、構造的な変化はパラメータによって調整できるため、さまざまな作業環境に適した攪拌機を簡単に得ることができます。 ※記事の詳細内容は、関連リンクより閲覧いただけます。　詳しくはPDFをダウンロードしていただくか、お気軽にお問い合わせください。

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攪拌機

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CAESESによる遠心圧縮機インペラの最適化事例

パラメトリックモデルを構築することで圧縮機全体モデルの最適化を実行することも可能！

遠心圧縮機は、コンパクトでありながら圧力比が高い特長をもっており、航空機や船舶の分野におけるシステムに広く使用されています。インペラ設計は遠心圧縮機の重要な設計項目であり、圧縮機性能に大きな影響を与えます。本事例では既存の遠心圧縮機インペラモデルに対して、CFDツールと組み合わせたCAESESを使用し、自動性能最適化を実施した例となります。 ※記事の詳細内容は、関連リンクより閲覧いただけます。　詳しくはPDFをダウンロードしていただくか、お気軽にお問い合わせください。

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遠心濃縮機

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バッテリーパック構造の最適化

AIPODに基づく最適化計算により、質量4.69％の削減となりました！

本解析では、バッテリーパックの自動シミュレーションプロセスを構築し、質量最小化を目標とする最適化を行います。AIPODに搭載されたソフトウェアインターフェースにより、プロセスの設定は非常に簡単です。最適化を行うにあたりバッテリーパックのプレート板厚36個が設計変数として与えられました。最適化目標は質量最小化となりますが、モデルの振動数、最大塑性ひずみ、および最大RMS応力を制約条件として設定します。 ※記事の詳細内容は、関連リンクより閲覧いただけます。　詳しくは、お気軽にお問い合わせください。

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その他解析ソフトウェア

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【AIPOD】バッテリーパック水冷プレートの性能最適化

水冷プレートの圧力損失dpが25kPa未満の制限において、断面温度差を13.403％低減！

汎用最適化ソフトウェアAIPODを用いて、新エネルギー自動車に使用されるバッテリーパック水冷プレートの性能最適化を実施します。非定常の低温加熱条件と定常の流動抵抗条件下では、断面の最低温度が5℃ 上昇すると、バッテリーセルのZ方向1/2断面の温度差が小さくなりますが、流路圧損は25kPa未満である必要があります。ここで使用する水冷プレートモデルは、パラメトリックモデリングソフトウェア CAESESで作成されており、水冷プレート内部の流路領域のみを最適化対象として、その他の構成要素や条件は変更しません。 ※記事の詳細内容は、関連リンクより閲覧いただけます。　詳しくはPDFをダウンロードしていただくか、お気軽にお問い合わせください。

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【AIPOD】IGBT用ヒートシンクの形状最適化

最適化計算はAIPODに搭載された最適化アルゴリズムSilverBulletよって設計空間の探索を実施！

汎用最適化プラットフォームAIPODを用いて、新エネルギー自動車の電気システムに使用されるIGBT用ヒートシンクのピン配置最適化を実施します。ヒートシンクは、発熱源からの熱を受け取り外気へと放出する部品であり、その目的上、制約に沿うように表面積が広くなるような形状となることが理想的です。そのため、電子部品の性能安定や長時間稼働に対して、ヒートシンクの最適化は重要な項目となります。 ※記事の詳細内容は、関連リンクより閲覧いただけます。　詳しくはPDFをダウンロードしていただくか、お気軽にお問い合わせください。

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リアウイングの形状最適化

レーシングカーに付属するリアウイング形状の最適化にCAESESを活用！

CAESESの開発元であるFRIENDSHIP SYSTEMSは、これまでにFaSTTUBeや Ryerson Formula Racing Teamといった学生レーシングチームの支援を積極的に行ってきました。その中でも、ドイツ全土の学生が集まるFormula Student Germany(FSG) というレーシングカーのコンテストにおいて、レーシングカーに付属するリアウイング形状の最適化にCAESESは活用されました。本事例では、リアウイングの最適化およびその結果について紹介します。 ※記事の詳細内容は、関連リンクより閲覧いただけます。　詳しくはPDFをダウンロードしていただくか、お気軽にお問い合わせください。

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吸気ポートを用いたCONVERGEとCAESESの連携機能

開発設計業務をサポート！有効に活用できる機能についてご紹介

最適化計算ソフトウェアCAESESと熱流体解析ソフトウェアCONVERGEは、形状最適化や設計変数の影響調査を目的とする連携最適化システムとして設計開発の現場でエンジニアのサポートを行っています。この記事では、CONVERGEとの連携の際にCAESESで有効に活用できる機能について、吸気ポートモデルやピストンモデルを用いて紹介していきます。 ※記事の詳細内容は、関連リンクより閲覧いただけます。　詳しくはPDFをダウンロードしていただくか、お気軽にお問い合わせください。

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感度分析を用いたリアウィングの形状最適化

パラメトリックモデルはCAESESで作成し、商用CFDツールで求めた随伴解を設計変数にマッピング！

このケーススタディでは、スポーツカーのリアウイングに対する抗力とダウンフォース(走行する自動車に発生する負の揚力)に関する最適化を行いました。この最適化では、リアウイングのパラメトリックモデルはCAESESで作成し、商用CFDツールで求めた随伴解を設計変数にマッピングします。 ※記事の詳細内容は、関連リンクより閲覧いただけます。　詳しくはPDFをダウンロードしていただくか、お気軽にお問い合わせください。

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ピストンボウルの最適化

エンジン燃焼プロセスの開発において、3DのCFD解析は重要なツール！

ディーゼルエンジンは、高い性能基準を維持しながら、燃料消費量の削減に焦点を当てる必要があります。この観点から、直噴ターボディーゼルエンジンは魅力的なソリューションのひとつであり、これらのエンジンを開発する際、燃料消費量の削減と高い性能基準に加えて、排気ガスの削減が重要な課題となります。燃料消費量と排出ガス、両方の問題については、エンジン内の仕組みによって対処することが可能です。エンジン燃焼プロセスの開発において、3DのCFD解析は重要なツールであり、これによって筒内の流れ、内部混合気体の形成および燃焼、ならびに排出物の形成を調査することができます。 ※記事の詳細内容は、関連リンクより閲覧いただけます。　詳しくはPDFをダウンロードしていただくか、お気軽にお問い合わせください。

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電気自動車のモータ熱設計の最適化

フレキシブルなパラメトリックモデルに基づく最高温度の最小化を目的とした最適化を実施！

電気自動車において、モーターは車両の駆動を担う重要な動力部品であり、その性能と耐久性を維持するためには適切な熱管理が不可欠です。特に、冷却システムはモーター内部の熱を効率的に放散し、安定した動作を確保する上で重要な役割を果たします。モーターの熱設計最適化では、冷却性能を最大化するために、さまざまな設計パターンを通じて適切な冷却効果を研究する必要があります。最適化プロセスでは、流路の数や直径、端部巻線の傾斜角や配置といった設計パラメータが重要な要素となります。さらに、冷却効率を高めるためには、流量制御や端部巻線の温度管理にも細心の注意を払う必要があります。本事例では、フレキシブルなパラメトリックモデルに基づく最高温度の最小化を目的とした最適化を実施しました。ステータとロータで構成されたモーターを、さまざまな形状変化が可能となる設計変数を定義しており、適切な流路パターンを導き出します。 ※記事の詳細内容は、関連リンクより閲覧いただけます。　詳しくはPDFをダウンロードしていただくか、お気軽にお問い合わせください。

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【CAESES】主成分分析による船体形状の次元圧縮

KCS船の抗力最適化をベースとして次元圧縮機能について紹介します！

パラメトリックモデリング・最適化ソフトウェアCAESESを用いて船体の水力学性能を最適化するには、まず船体可変ジオメトリの変形に関する設計変数を抽出します。この過程において設計変数を増やすことで、より多彩な変形形状を取得することができることに加え、より良い船型設計案を得られる確度が高くなります。しかし、シミュレーション(CFD解析など)に必要な計算ケース数は指数的に増加する(推奨ケース数S＝2N、Nは設計変数の個数)ため、計算コストと時間コストがより大規模なものとなってしまいます。この問題を解決するために、CAESES5では、主成分分析(PCA)手法に基づいた次元圧縮機能を提供します。 ※記事の詳細内容は、関連リンクより閲覧いただけます。　詳しくはPDFをダウンロードしていただくか、お気軽にお問い合わせください。