数値流体力学 (CFD) シミュレーション

Simcenter STAR-CCM+は気体でも液体でも、単相流用の数値流体力学 (CFD) モデルの包括的なセットを提供します。圧縮性流れから非圧縮性流れ、層流から乱流まで、Simcenterはあらゆる流況のCFD解析を提供します。乱流に関して言えば、さまざまな業界の空気力学エンジニアは、すべての一般的なレイノルズ平均ナビエ・ストークス (RANS) モデル、分離渦シミュレーション (DES)、大型渦シミュレーション (LES) など、包括的な最先端の乱流モデルから選択できます。

極超音速は現在、研究と将来の商業飛行にとって非常に興味深いテーマです。極超音速領域における流体の解離とイオン化により、理想気体は適切な状態方程式でない可能性があり、実際の気体平衡がより良い選択肢となる可能性があります。

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実際のエンジニアリング上の問題には、層状流、分散流、離散流、膜など複数の流況が含まれます。これまで、すべての流況に対応できる単一の混相流モデルはありませんでしたが、Simcenter CFDソフトウェアが提供する混相CFDシミュレーション用の包括的なモデルは、組み合わせて使用することで相間の遷移を含む多くの流況に対応することができます。複数の流況、さまざまなスケールの混相流をシミュレーションして、製品の実際の挙動を予測します。

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エンジニアリングにおける粒子の流れは、流動床、サイクロン・セパレーター、コーティング、コンベヤー、ロースターなど、いたるところに存在します。希薄な粒子流でも高密度な粒子流でも、Simcenter CFDソフトウェアは粒子と流れの完全な統合を提供し、粒子の効率と分布を最大化し、エネルギー消費を最小限に抑え、過度の摩耗と摩滅を回避し、全体的な性能を最適化します。

粒子の変異と接触を適切にとらえ、リアルな粒子形状を正確にシミュレーションしてマテリアル・ハンドリング性能を確認することができます。他のツールとは異なり、Simcenterは、単一のシミュレーション環境内で流れと粒子の物理シミュレーションを組み合わせて提供し、シミュレーションのセットアップ負荷を大幅に削減します。メッシュベースとメッシュフリーの離散要素法 (DEM) の両方を提供し、エンジニアは最適な粒子モデリング手法を常に選択できます。

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Simcenterは、幅広い分野に適用できる反応流モデルおよび汚染物質モデルを包括的に提供します。反応流モデルと、熱伝達、輻射、混相流、表面化学反応などとの間で緊密な連携が可能です。シーメンスの反応流モデルは、火炎形状と位置を理解し、最適化し、固体部品の温度を最小化しつつ、汚染物質の放出を減らし、性能効率を最大化するために役立ちます。火炎ダイナミクス、熱伝導、熱摩耗、放出物、歩留まり、転換率、選択性、悪条件を予測し理解することで、設計した製品が実世界でどのような物理特性を持つかを正確に把握することができます。

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Simcenterは、幅広い分野に適用できる反応流モデルおよび汚染物質モデルを包括的に提供します。反応流モデルと、熱伝達、輻射、混相流、表面化学反応などとの間で緊密な連携が可能です。シーメンスの反応流モデルは、火炎形状と位置を理解し、最適化し、固体部品の温度を最小化しつつ、汚染物質の放出を減らし、性能効率を最大化するために役立ちます。火炎ダイナミクス、熱伝導、熱摩耗、放出物、歩留まり、転換率、選択性、悪条件を予測し理解することで、設計した製品が実世界でどのような物理特性を持つかを正確に把握することができます。

平滑化粒子流体力学 - ファクトシート

電子機器からモビリティ・ソリューションまで、今日の革新的な製品には、革新的な冷却および熱管理ソリューションが必要です。Simcenter CFDソフトウェアを使用すると、エンジニアは媒体内または媒体間の熱伝達を正確かつ効率的にシミュレートできます。Simcenter CFDソフトウェアは伝導、対流、輻射、共役熱伝達、沸騰に対応しており、流体と固体の温度分布を正確に予測するために、熱伝達物理シミュレーションを一式提供します。Simcenterポートフォリオには、チップ・パッケージ・レベル、プリント回路基板 (PCB)、ラック、筐体、大規模データセンターの電子機器冷却シミュレーション機能を備えた主要なCFDソフトウェアが含まれています。

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流体騒音は、車両やその他の製品の音響特性の重要な構成要素です。Simcenterは、定常状態モデル、ダイレクト・モデル (DES/LES)、伝播モデル、音響摂動方程式 (APE) ソルバーなど、空力音響の騒音源を予測するための正確なモデルの豊富なライブラリを提供します。

Simcenterは、最初にCFDシミュレーションが流れの乱流を捉え、それを空力音源に変換して、2番目の音響 (FEM) シミュレーション・モデルに接続するハイブリッド空力音響法をサポートしています。後者は、環境中の反射や吸収を含む、これらの音源の音響伝播を予測します。例えば、車の空調 (HVAC) システムやサイドミラーのノイズを予測できます。

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現実世界でのほぼすべてのエンジニアリングの問題は、最終的には流体と固体構造の間の相互作用に左右されます。Simcenter CFDソフトウェアは、有限体積 (FV) ベースの数値流体力学と有限要素 (FE) ベースの数値固体力学 (CSM) の両方を扱うことができます。これにより、エンジニアは使いやすい単一の統合ユーザー・インターフェースを使用して、流体構造連成 (FSI) をシミュレーションできます。このアプローチを使用することで、非線形形状や、結合した小型スライド接点のある複数パーツを含む、静的、準静的、動的な問題を解析できます。

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Simcenter CFDシミュレーション・ソフトウェアでは、機械的な流体構造連成を拡張し、熱応力解析の効率的なワークフローも提供します。熱エンジニアは、流体と構造の間の熱伝導の問題を解決し、それに基づいて固体領域の熱応力を評価できます。

Simcenter CFDソフトウェアの計算レオロジーを使用して、エンジニアは粘性流体や粘弾性流体の動きと流体拡散をシミュレーションできます。非ニュートン液体の数値流体力学 (CFD) は、ミキサー、流体コンテナー、スラリー、押出成形、材料加工を扱う消費財、廃棄物処理、食品、飲料業界のエンジニアに役立ちます。レオロジーを正確にシミュレーションすることは、製品の信頼性、ユーザー・エクスペリエンス、賠償責任費用を改善しながら消費電力、排出量、原材料使用量を削減する鍵となります。

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Simcenter CFDソフトウェアには、磁気バルブ、ソレノイド、アクチュエーター、電気機械への変圧器など、さまざまな電磁気シミュレーションに対応する幅広い電磁気モデルが付属しています。マルチフィジックスCFDソフトウェア・スイートとして、単一のシミュレーションで冷却液流れ、熱伝達、電磁気に緊密に連携できる統合電磁気機能を提供します。エンジニアは、プラズマ・アーク・シミュレーション、ガス遮断器、溶接などの電磁流体力学 (MHD) の用途をシミュレーションすることもできます。

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包括的なデジタルツインを作成するために、Simcenter CFDソフトウェアはより広範なSimcenterポートフォリオに組み込まれています。これにより、マルチフィジックスCFD以外の解析が必要な場合でも、エンジニアは統合状態を維持しながら、複数領域にまたがる広範なプロジェクトを実行することができます。専用のインターフェースと共通のデータ形式を使用して、他のシミュレーション・ツールと連携することができます。エンジニアは数マイクロ秒から数千秒までのさまざまな時間スケールと、高度な固体力学から高速システム・シミュレーションまでの物理学を使用して、各領域に最適なシミュレーション技術を活用しながら、包括的な複数領域横断のシミュレーションを作成できます。

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