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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。
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。
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。
これまで問題とこれからの挑戦やソリューション、応用利点をご紹介！
汎用データ分析・モデリングソフトウェアDTEmpowerを用いて、船体線図の データ駆動型設計を実施します。 船体線図の設計は船舶設計における重要な内容であり、船舶の技術性能と 経済性に重大な影響を及ぼします。 従来の船形設計手法は手作業設計であり、CADによる補助設計とCFDによる 技術評価の開発過程を経て行われていますが、より効率的かつ知能性な ワークフローの構築ができると考えられてきました。 データに基づくインテリジェントな設計最適化プラットフォームを活用 することで、性能指標をターゲットに、「適切な」設計を効率的かつ 迅速に見つけることができます。 ※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。
スクリプトファイルのパラメータ制御やOpenFOAM連携時の最適化実行についてご紹介！
この記事では、OpenFOAMとCAESESによる形状最適化のプロセスに おけるソフトウェア接続に焦点を当てていきます。 対象とするアプリケーションはプロペラブレードとしており、 外部のソフトウェアとCAESESの接続は短時間でできるため、 ブレードの自動最適化や設計検討を迅速にスタートさせることが 可能となります。 CAESESとOpenFOAMの連携については、様々なケースで活用されており、 CAESES内にもチュートリアルやサンプルファイルが用意されています。 オープンソースソフトウェアを用いたこの連携システムは非常に 効率的であり、最適化計算の恩恵を大きく受けることが可能です。 ※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。
近年需要が高まっている無人航空機（UAV）の設計において、最適化アルゴリズムを活用した取り組みを紹介します
UAVは無線遠隔制御装置および内蔵型プログラム制御装置により制御され、 無人固定翼機、無人垂直離着陸機、無人飛行船、無人ヘリコプター、 無人マルチローター機など多様な形式に分類されます。 利用用途も広く、航空写真や農業、災害救助、感染症の監視、地図作成、 報道、映画・テレビ撮影など、多岐にわたっています。 最適化にあたり、無人航空機の翼形状を対象として、フルパラメトリック ブレードモデルを作成し、自動化された設計とCFD解析を連携させることで 適切な設計案を見つけ出します。 ※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。
過度な抵抗を回避するために、スポンソンの周りに合理化された追加形状を設計し、全体の船体形状として統合しました
自航式SEP船(Self-Elevating Platform)の改造設計では、スパッドカン (ジャッキ部の足)のサイズを大きくすることで、海底にかかる圧力を 下げるという手法がとられます。 また、貨物容量を増やすために、喫水を増加させ、船の側面に沿って スポンソン(安定性向上のための船体外側の張り出し)が追加されます。 アップグレードされたスパッドカンや船体形状は、流体力学的特性に 大きな影響を及ぼします。特に船体に対して規模が大きく拡大された スパッドカンは影響が表れやすいとされています。 ※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。
チップの放熱構造を迅速に最適化！冷却器構造の設計に新しいアイデアとソリューションを提供！
汎用インテリジェント最適化ソフトウェアAIPODと熱流体解析ソフトウェアによる温度場解析機能に基づいて、チップ冷却器構造の自動最適化プロセス構築に関する事例をご紹介いたします。 チップの安定性を確保する上で重要な要素となる効率的な冷却機能を実現するためには、洗礼された冷却器構造の開発が不可欠です。 AIPODと解析ソフトウェアによるシミュレーションの連携による、手作業を必要としない自動最適化プロセスを構築することで、設計開発にかかる時間や労力などのコスト削減を実現します。 ※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。
モデリングアプローチやさらに複雑なモデルの構築、応用事例もご紹介！
タービンやコンプレッサーのような流体の運動エネルギーを回転運動に 変える動力発生装置の翼列エンドウォール部分では、隣接するブレード間 の作用により"クロスフロー"と呼ばれる二次流れが発生します。 装置の性能向上のためにはこのクロスフローの低減およびこれにより生じる 流れ損失の低減が重要となります。 今回紹介するエンドウォールコンタリングは、クロスフローによる損失を 抑えるためにエンドウォール上に凹凸を追加した形状輪郭であり、CAESESを 用いてパラメトリックモデルとしています。 この形状特長の追加、モデリング手法によりハブ形状が変更できるように なったため、望ましくない二次流れ損失の最小化することが可能となります。 ※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。
自動化プロセスには分析対象となるさまざまなモデルバリエーションを確実に生成できる適切なCADツールが必要！
FluentやCFXなどのAnsysCFDツールは、メッシュ作成に使用するさまざまな オプションやツールとともに、設計における流体力学的動作を評価する エンジニアから高い支持を得ています。 これらのツールは、評価したい性能に関する貴重な情報や洞察を提供します。 それだけでなくCFDを含む自動化された最適化および設計探索のワークフローを 実現することも可能です。 これらのツールは、設計の改善、開発時間・設計サイクルの短縮につながることに 加え、意思決定の自由度が高い初期設計の段階で、さまざまな設計変数が性能に 与える影響(製品挙動)に関する情報を増やすことで、開発プロセスを大幅に 強化します。 ※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。
形状作成にはCAESES、メッシュモデル作成とCFD解析についてはNUMECA社の製品を使用！
ドイツのダルムシュタット工科大学(ガスタービンおよび航空宇宙推進 研究所)では、遠心圧縮機のボリュートとベーンディフューザの自動最適化 について研究が行われました。 このプロジェクトは、当時ドイツのNUMECA社とターボ機械メーカーである Kompressorenbau Bannewitz GmbH(KBB)の協力のもと進められました。 形状作成にはCAESES、メッシュモデル作成とCFD解析についてはNUMECA社の 製品が使用されました。 CAESESでは、ボリュートの断面形状と面積分布が変化するようなパラメトリック モデルを作成し、ディフューザについては非軸対称にすることで、食い違い角、 ブレードねじれ、コード長、ピッチ、回転を変化させるパラメトリックモデルと することで素早い形状変形を可能としました。 ※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。
CAESESは対象とする製品を問わずさまざまな分野に対して有益な結果を提供しています！
自動車用のトルクコンバータは、オートマチックトランスミッションを 搭載した自動車において、エンジンからの回転力をドライブシャフトに 伝達するために使用される流体継手の一種です。 トルクコンバータの設計者は、装置内のキャビテーションを最小限に抑え、 トランスミッションオイルの良好な流動挙動を確保することで、高速時の 効率とトルク比を最大化するよう開発を行います。 CAESESは、このような複雑な形状のモデリングを可能としながら、その 形状データを組み込んだ解析ソフトウェアとの最適化システムを構築する ことができます。CFD解析ソフトウェアや独自のCFDコードなどをCAESESに 接続することで、最適化計算時に設計されたデザインごとに流動挙動を解析し、 制約条件に基づいた最適な形状をユーザーに提供します。 ※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。
AIFEMのトポロジー最適化機能を活用！複数の解析ステップと複数の作業条件を考慮
汎用有限要素解析ソフトウェアAIFEMを用いて、船体ウェブのトポロジー 最適化を行います。 船体ウェブは、船体を支える役割を担うだけでなく、水中での船体の 安定性を向上させる重要な構造体です。 造船プロセスにおいて、船体ウェブは一般的に高強度鋼板または アルミニウム板を使用して製造され、航行中に亀裂や変形が 生じないようにする必要があります。 そのため、軽量化を目的としたウェブプレートを最適化する際には、 複数の機械的作業条件の影響を考慮する必要があります。 この目的のもと、AIFEMのトポロジー最適化機能を活用することで、 複数の解析ステップと複数の作業条件を考慮した、トポロジー最適化 シナリオに対応することが可能となります。 ※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。
最適化プロセス中に、Bound-break機能をオンにすることで、想定を超えた最適化結果を取得！
当社で取り扱う、インテリジェント最適化ソフトウェア「AIPOD」の 入口形状の最適化の応用事例についてご紹介いたします。 当ソフトウェアは、グラフィカルな定義機能により、視覚的に 計算プロセスの構築を行うことができるソフトウェアです。 5つの設計変数を対象として、目的関数は重み付けされた出口全圧/速度の 不均一性の最小化、CFD計算数は60ケースとした最適化計算を実行。 60ケースによる最適化計算では、54.89％の性能向上を達成することができ、 競合ソフトウェアの52.34％を上回る結果となりました。 【事例概要】 ■AIPODの最適化プロセス中に、Bound-break機能をオンにすることで、 想定を超えた最適化結果を取得 ■AIPODと競合ソフトウェアの最適化経過を確認すると、初期段階において 競合アルゴリズムはAIPODを上回っているものの、その後で局地は 低下していき、その度の向上は見られなかった ※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。
データ特性とモデルトレーニングの問題を解決！最終的に予測モデルのR2インデックスが0.68から0.94に改善
当社で取り扱う、インテリジェントデータモデリングソフト「DTEmpower」の パラメータのタイミング予測の応用事例についてご紹介いたします。 当製品では、グラフィカルなプロセス構築機能が備わっているため、すべて のデータやモデル操作はツールボックス内のモジュールを操作するだけです。 時系列予測問題では、当ソフトがデータ特性とモデルトレーニングの 問題を解決し、最終的に予測モデルのR2インデックスが0.68から0.94に 改善されました。 【事例概要】 ■強い外部干渉/時変/結合および非線形で複雑な動的生化学プロセスモデルに 直面し、大量の測定データに基づいたデータ駆動型システムを構築する ■外部特長を合理的に選択し、MDI/PCAなどの特長エンジニアリング手法を 導入することで、入力情報の充実度向上だけでなく、モデル予測精度の向上、 入力が多すぎることによる問題の軽減に繋がる ※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。
