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流体力学の観点から最適化に取り組むことは非常に重要！EEXIとCIIについてご紹介
カーボンニュートラルの実現を目指して、2023年1月1日から 既存船エネルギー効率指標(EEXI)と年間燃費格付け制度(CII) の導入適用が始まります。 この規制により商業船舶の運航において新たな課題が生じることとなり、 船主たちは規制要件に応じて保有する船舶の評価と改善を行う必要があります。 国際的な航海や貿易活動をこれまでのように行うためには、証明書を取得 といった条件も存在するため、流体力学の観点から最適化に取り組むことは 非常に重要となることが考えられます。 ※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。
ペイロード、宇宙探索、宇宙旅行が、宇宙航空分野の目覚ましい発展の原動力になっています
ライト兄弟が最初に空を飛んだのは100年以上前のことですが、今では効率的かつ 手頃な価格で世界の隅々まで飛ぶことができる時代になりました。 将来的には高度90,000フィート以上でマッハ5を超える超音速、極超音速により、 4時間でイギリスからオーストラリアに飛ぶことが予想されており、この驚くべき 偉業は20年以内に実現する可能性があるとされています。 さらに印象的なのが、空と宇宙の領域を橋渡しする宇宙飛行機の開発です。 ※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。
様々な不確実要素を考慮した石油タンカーの内部レイアウトの最適設計を実施します
船舶、特に大型船舶において船体内部空間のサイズ、位置は、コンセプト設計と 呼ばれ、設計の初期段階で検討されます。 石油タンカーの場合、船体内部のレイアウト設計は、操業期間内全体の性能を 評価する最適化問題として検討されます。 最適化実施時の目的関数は経済的利益、安全性、環境汚染防止等、多目的となり、 一つの評価項目として挙げられるのは貨物積載能力に対する船体に発生する 曲げモーメントになります。 ※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。
汎用ツールであるSTAR-CCM+を使用して流体力学的騒音レベルを低減するための反復設計プロセスの開発を行いました
水艦運転時に発生する自己騒音発生源は、3つのカテゴリーに分類されます。 プロペラの騒音は回転速度が上昇することにより、キャビテーションが発生し、 スクリューから発生するノイズです。 流体力学的騒音は、潜水艦が水中を移動することから生じるすべての騒音源が 含まれています。 機械的騒音は、潜水艦に搭載されているエンジン、操縦機器、補助機械等から 生じる機械音です。 ※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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
