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「CONVERGEご紹介セミナー ～3次元流体解析の新たな可能性を～」
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もともとは、エンジン筒内計算向けに開発されたプログラムで、世界中の企業や研究機関においてエンジン筒内計算で、すでに広くご利用いただいているソフトウェアです。
これまでのCFDツールでは作業効率向上の大きな障害となっていたメッシュ生成プロセスを、ソルバーに搭載された完全自動メッシュ生成機能がカバーするため、従来に比べて飛躍的に作業期間が短縮されます。メッシュが完全に自動で生成されるメリットは、単に作業工数の劇的な削減だけにとどまりません。原理上、どのような複雑な形状の解析対象にも適用できることに加えて、バルブのように移動する界面に対しても簡単に適用できるため、移動境界問題に対する適合性が従来のCFDツールに比べて著しく向上しています。
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【書き起こし】3次元流体解析の新たな可能性を！【紹介Movie】熱流体解析プログラム「CONVERGE」のご紹介（音声付）
(00:07) CONVERGEは2008年に販売が開始された、 比較的新しい3次元CFDプログラムで、 現在もアメリカのConvergent Scienceによって開発されています。 もともとは、エンジン筒内計算向けに開発されたプログラムで、 世界中の企業や研究機関において、 エンジン筒内計算で、すでに広くご利用いただいているソフトウェアです。 これまでのCFDツールでは 作業効率向上の大きな障害となっていたメッシュ生成プロセスを、 ソルバーに搭載された完全自動メッシュ生成機能がカバーするため、 従来に比べて飛躍的に作業期間が短縮されます。 メッシュが完全に自動で生成されるメリットは、 単に作業工数の劇的な削減だけにとどまりません。 原理上、どのような複雑な形状の解析対象にも適用できることに加えて、 バルブのように移動する界面に対しても簡単に適用できるため、
(01:14) 移動境界問題に対する適合性が 従来のCFDツールに比べて著しく向上しています。 CONVERGEが生成するメッシュは、 CFDの格子系としては理想的な直交格子を採用しています。 さらに、解適合格子をはじめとする多くのメッシュ制御オプションによって、 計算負荷を抑制しつつ、より高い精度のシミュレーションを可能にします。 複雑な物理現象をモデル化するサブモデルとしては、 RANS・LESなどの乱流モデル、噴霧モデル、燃焼モデルなど、 従来からCONVERGEをはじめとする多くのツールで エンジン筒内のシミュレーションに広く用いられてきたモデルだけでなく、 流体固体連成機能、VOF法による混相流解析機能、輻射など、 汎用の熱流体解析プログラムとしての幅広い物理モデルも搭載しています。 特に燃焼モデルとしては、経験的な燃焼モデルに加えて、
(02:25) 素反応まで考慮した詳細化学反応を 高速に計算するソルバーオプションを数多く用意しており、 従来は取り扱うことが困難であった大規模な詳細化学反応メカニズムを、 現実的な計算時間で処理することができるようになりました。 現在は、メッシュ作成が不要という大きな特長を活かし、 エンジン筒内以外への適用例も飛躍的に増えてきました． 特に、従来は解析できなかった移動境界を取り扱うことができますので、 3次元CFDの適用領域が拡大しています。 メッシュ作成が不要な完全自動メッシュソルバーは、 3次元熱流体解析にトライされたことがある方とっては、 魅力的な機能ではないでしょうか。 従来のCFDプログラムでは、 計算前のプリ処理としてメッシュを作成しなければなりません。
(03:33) メッシュ作成は、単純な作業の割には、 作業者のスキルや経験が必要で、 形状が複雑になればなるほど工数がかかり、 解析作業の効率向上を阻む要因の一つとなっていました。 CONVERGEではそのメッシュ生成工程が必要ありません。 メッシュは、ソルバーが流体解析自動実行中に 完全自動で生成します。 計算開始までの工数が削減されるだけでなく、 表面形状のみを用意すれば 内部の流体メッシュが作成できるため、 移動を伴う問題や、形状変更を伴う問題にも 簡単に適用することができます。 計算中にメッシュを作成することの副産物として、 非定常解析を実施しながら解適合格子を適用することが可能です。 CONVERGEでは、Adaptive Mesh Refinementの頭文字をとってAMRと呼んでいますが、
(04:43) 速度勾配や温度勾配などに依存して、 自動的に細かいメッシュを配置することができます。 上の動画では、右側のバルブ通過の流速勾配によって 瞬時に細かく生成されていることが確認できます。 下の動画では、飛行機のプロペラが回転し、 それによって機体外側に生じる流れに影響を与えるため、 時間がたつにつれて機体周りに細かいメッシュが生成されていることがわかります。 必要な箇所にのみ、必要な時間分だけ細かいメッシュを配置することができ、 効率的に高精度な計算を実現することができるという特長を持っています。 計算中にメッシュを生成するということは、 流体領域が変形する問題に対して容易に適用できるということになります。 こちらに示す例は、弁に作用する流体力によって
(05:56) 構造物が変形していく計算です。 上の動画では、上部からの流体によって中ほどにある弁が押し下げられ、 またそれが上がる様子が確認できます。 下の動画では、中央部にある平たい板が、 流体力によって上下動する様子もわかります。 従来のプログラムでは困難であった、 流体力によって、なりゆきで構造物が変形する 流体構造連成問題へも適用することができます。 現代におけるエンジン開発は、熱効率向上の観点から、 燃焼形態の多様化、 燃料の多成分化と含酸素燃料化、 副室付きの燃焼、エミッション対策など、 要求が複雑化する傾向が明らかになっています。 一方で、モデルベース開発が盛んになり、
(07:02) エンジン筒内解析にはさらなる効率化が求められています。 このような状況で、「あらゆる燃焼形態やエンジン形態に対応可能」で、 「メッシュ作成不要」、 「解析者のスキルに依存しない」というCONVERGEの特長は、 必ずや多くのお客様のご業務のお力になれるものと確信しています。 CONVERGEは、弊社が販売しているソフトウェア、 マルチフィジックス・システムシミュレーションツール「GT-SUITE」、 多目的ロバスト設計最適化支援ツール「modeFRONTIER」と 親和性が高いのも特徴です。 「GT-SUITE」との連成では、 それぞれのツールの特徴を生かした連成計算が可能ですし、 「modeFRONTIER」を活用すれば、パラメータの最適化や CFDに基づいた形状検討最適化を容易に行うことができます。 熱流体解析プログラム「CONVERGE」を、もう少し詳しく知りたいという方のために、
(08:13) CONVERGEがどのようなシーンでお役に立つのかをわかりやすくご説明した オンラインセミナーを開催しています。 IDAJでは単にソフトウェアをご提供するだけでなく、 シミュレーションの活用方法のご提案と技術構築、 カスタマイズ、コリレーションなどを コンサルティングサービスとしてご提供しています。 こちらの動画の説明部分に、セミナーの詳細を記載したWebページへのリンクがございますので、 ぜひこの機会にあわせてご視聴くださいますようお願いいたします。 最後までご覧くださいまして、ありがとうございました。
