TECH VISIONは、現場の設計者の方々に、弊社ソリューションによる設計業務効率化の参考にしていただけるケーススタディとして、日本国内ユーザー様における先進的な取り組みをご紹介するとともに、ユーザー各社様の技術力の高さを訴求させていただくものです。
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Vol.101_三菱重工サーマルシステムズ株式会社_New Sculptorにより空調用ファン形状最適化の作業工数を約85%削減

流体解析や構造解析などのCAEを製品の開発・設計プロセスの上流段階から積極的に適用し、試作回数の削減や下流工程での手戻りを低減する活動を推進しています。
空調ユニットに対する性能向上の要求はますます高くなっており、従来の設計者の経験的手法に頼らず、開発の上流段階から効率的に性能向上策を見出すこと、かつ短期間で開発を完了することが非常に重要です。そこで、空調ユニットの性能向上に不可欠なファン入力低減のため、最適なファン形状の探査に“New Sculptor ”を適用し、ファン形状のパラメータ設計を短時間かつ効率的に実施することができました。

Vol.102_三菱自動車工業株式会社_iDIOS-CHEETAHによる空力・通風性能の大規模多目的最適化事例

自動車業界は、安全基準・環境基準の厳格化が今後も進むと予想され、安全性・燃費など車両性能の更なる向上が求められています。例えば、車体のフロントエンド周りの場合、衝突安全、意匠、空力、冷却、空調、製造面からの要求があり、高いレベルで複数性能を両立させることが難しくなってきています。そのため、多くの設計変数を扱う最適化計算への関心が高まっています。
今回、フロントエンド周りで冷却開口面積など、トレードオフの関係にある空力性能と通風性能の両立に着目し、スーパーコンピュ ータを利用した大規模多目的最適化手法を検討しました。

Vol.103_三菱自動車工業株式会社:New Sculptorを用いた実形状車両のモーフィングモデル作成事例

地球温暖化など環境問題への関心の高まりから、自動車の燃費向上のため空気抵抗低減が求められており、車体外部形状の空力最適化が進められています。空力計算は計算負荷が高いため最適化にかかる時間も長いですが、スーパーコンピュータにより、大規模な最適化が可能となってきています。しかし、詳細な実形状車両では意図しない変形も起こる為、形状パラメータ変更を行うには高精度なメッシュモーフィングが求められます。今回、「設計者向け最適設計パッケージシステム New Sculptor」を用いて、車両形状各部の周辺にモーフィングのための制御ボリュームを設定し、ボリュームにある制御点の配置や制御点数を調整することで、複雑な変形に対しても品質の良いモーフィングを実現しています。

Vol.104_パナソニックエコシステムズ株式会社:FBasis V1による換気扇の騒音低減への取り組み

一般用換気扇は、プロペラファンのため低圧損大風量向きで、居室やキッチン等から直接外へ通風させて換気します。換気扇開発における競争力を強化し、拡販に貢献する為に、基本性能を向上させ効率化と低騒音化を図り、音源探査装置を使用して周波数ごとの音源位置の特定を行い、騒音分析を行ってきました。従来は、羽根車の効率化と低騒音化は行ってきましたが、モータステーに対しては、CFD解析による低圧損化の実施にとどまり、音という観点での分析が十分ではありませんでした。
モータステーのCFD解析を実施することで複雑な渦構造の存在は確認できますが、どれが騒音源となる渦かはわかりません。そこで「機械学習による固有直交分解(POD)、動的モード分解(DMD)システム FBasis V1」解析を実施し、騒音源となるモータステーから生成される渦現象を明らかにし、渦生成位置を確認しました。

Vol.105_東京大学生産技術研究所:東京大学生産技術研究所によるHoloLens MR(Mixed Reality)適用事例

2020年7月にリリースが予定されている「レポート、プレゼン用CFDポストプロセッサ Trillion」を、Microsoft HoloLens用コンテンツの作成ソフトウェアとして採用し、東大駒場リサーチキャンパス公開2019(2019年5月31日-6月1日)でMR(Mixed Reality)コンテンツを上映しました。海中ロボット(東京大学生産技術研究所、巻俊宏准教授の研究)を題材に、周りの水中外部流れの解析をFrontFlow/blueで行い、その結果をTrillionで可視化し、更にFBX形式でデータを出力してHoloLensによるMRコンテンツの作成を行いました。

Vol.106_ボンバルディア社(Bombardier Inc.):最適設計のためのメッシュ生成専用サーバーの開発事例

NASAが公開している“CFD vision 2030 study”では、CFDの高度化におけるボトルネックとして、メッシュ生成が指摘されています。メッシュの品質はCFDソルバーの収束性と安定性に直接大きな影響を与える為、様々な複雑形状に対しても高品質なメッシュをロバストに生成する必要があります。更に、メッシュ生成プロセスを自動化することができれば、CFD業務が効率化するだけでなく、様々な形状を取り扱う最適計算への適用が可能になります。
ボンバルディアは、高品質なメッシュ生成とその自動化に取り組み、Pointwiseのメッシュ生成機能をコアに、メッシュ生成のノウハウを組み込んだ独自の自動メッシュ生成サーバー MARS(Meshing & Adaptive Remeshing Server)を開発しました。

Vol.107_マツダ株式会社 : 複数車種の車体構造 大規模同時最適化

マツダでは、SKYACTIV-BODYを採用した2012年発売のCX-5以降、車体構造の軽量化を実現する為に、応答曲面法による複数性能の近似最適化を実施しています。しかし応答曲面法にはFEMとの予測誤差があり、高度な専門知識が求められるので設計者向きではありません。この問題を解決する為に、高速多目的設計探査システムCHEETAHと複数のFEM解析を直接連成させた最適化手法を開発しました。これにより複数車種、複数性能の多制約大規模変数の最適化問題においても、設計者による目的関数間のパレートフロンティアの効果的探査が可能になりました。

Vol.110_公益財団法人 東洋食品研究所:容器詰食品の加熱殺菌時の内部温度分布の解析

容器詰食品の加熱殺菌では、必要な殺菌値を確保しながら加熱変性を抑え、さらに全体の工程時間に配慮して殺菌時間を最適化する必要があります。そのためには容器詰食品の内部で最も殺菌しにくい場所である冷点の温度を把握し、雰囲気温度のパターン変更による最適化が必要になります。
今回は簡易な系から着手し、HELYX適用方法の検討、製品内の温度測定、測定結果と計算結果との比較を行いました。計算結果と実測の差が小さい方法を開発することで、モデルを使った解析により、実測値を予想することが可能になります。容器詰食品の加熱殺菌において、冷点位置を特定し、最適な雰囲気温度のパターンを決定するという、加熱履歴を最小化する数値解析技術とその評価方法を検討しています。

Vol.117_米国CRAFT Tech社:超音速 統合攻撃戦闘機の兵器倉の高精度 空力負荷解析

統合攻撃戦闘機(以下 JSF:Joint Strike Fighterと略記)は、F-16、A-6、AV-8B、F-15 E などの現有主力戦闘機の機能を備えた、1機種ですべての作戦行動に対応できる超音速飛行能力をもつ戦闘機です。 JSFは図1のような兵器倉を装備していますが、その空力負荷は兵器倉内の様々な機器の寿命に影響を与え、流れの剥離形態を乱す可能性があります。兵器倉の空力変動現象(圧力振動)には、空洞の寸法、導入境界層のサイズ、飛行速度、兵器倉の形状などが複雑に絡み、負荷レベルを低減するには、高速流れにさらされる空洞の空力変動を制御する必要があります。
本稿では、CRAFT Tech社にてJSFの兵器倉の空力変動解析を実行し、負荷レベルを低減した事例を紹介します。

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