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流体解析ソフトFrontFlow/blueを活用した大規模流体解析サービス 適用事例

適用事例

適用事例(1) :車室内騒音の予測

自動車運転時の快適性という観点より、車室内騒音の低減が重要です。シミュレーションにより騒音の予測が可能になれば、騒音発生メカニズムの理解や騒音低減に有用な情報を得ることができます。東京大学生産技術研究が実施した「HPCI戦略プログラム・分野4次世代ものづくり」における実証研究の一環として、車室内騒音を予測するため流体・構造・音響連成計算を実施しました。ここでは、当社が担当した流体解析の結果を示します。この計算では、車体表面のミリメータオーダーの微小な渦の運動を計算するため最大400億グリッドの計算を実施し、車体表面の圧力変動を高精度に予測できることを確認しています。

図1

車体表面の表面の渦度の可視化結果および圧力変動スペクトルの比較
(提供:スズキ株式会社)

適用事例(2) :遠心送風機から発生する騒音の予測

ファンや送風機にとって静音性は製品競争力をきめる大きな要素のひとつであるため、その予測技術の確立が求められています。東京大学生産技術研究が実施した「HPCI戦略プログラム・分野4次世代ものづくり」における実証研究の一環として遠心送風機から発生する空力騒音の予測を実施しました。ここでは、遠心送風機内部流れのLES解析と遠心送風機まわりの音響解析を連成させる流体音響連成解析を実施しました。遠心送風機内部の壁面近傍のサブミリオーダーの微小な渦の運動を直接計算するLES解析により音源である表面圧力変動を高精度に予測できること、および、その後の音響解析により送風機から発生する空力騒音を高精度に予測できることを確認しました。

図2

遠心送風機から発生する空力騒音の予測
(提供:東京大学生産技術研究所、早稲田大学)

適用事例(3) :風車性能予測

風車の設計や性能予測には翼素運動量理論 (BEM, blade element momentum theory) が実用的に用いられていますが、3次元の複雑かつ非定常挙動である風況の影響を取り入れることができないため、流体解析による高精度な性能予測が期待されています。当社ではHPCI利用研究課題(課題名:風況データを用いた実機風車の性能評価シミュレーション、実施期間:2012年9月~2014年3月)において、アメリカ国立再生可能エネルギー研究所 (NREL) が行った実験に用いた2枚翼のモデル風車 (NREL S809)を対象に風車周り流れの検証解析を実施しました。その結果、大規模LES解析により予測精度の向上が期待できることを示しました

図3

その他事例 (著者に当社コンサルタントが含まれるFFBを用いた解析実績)

  • Kato, C., Yamade, Y., Wang, H., Guo, Y., Miyazawa, M., Takaishi, T. and Takano, Y., Numerical Prediction of Sound Generated from Flows with a Low Mach Number, Computers & Fluids, Vol. 36 No. 1 (2005), pp. 53–68.
  • Tatsuo Nishikawa, Yoshinobu Yamade, Masaru Sakuma, Chisachi Kato, Application of Fully-resolved Large Eddy Simulation to KVLCC2 -Bare Hull Double Model at Model Ship Reynolds Number-,日本船舶海洋工学会論文集, Vol. 16 (2012), pp. 1-9, 2012/12
  • 吉村忍, 徳永健一, 杉本振一郎, 奥田洋司, 末光啓二, 加藤千幸, 山出吉伸, 吉村英人,並列モデル細分化による大規模有限要素解析の効率化,日本計算工学会論文集,Vol. 2013 (2013), Paper No. 20130012.
  • 長原孝英、山出吉伸、加藤千幸、松井純、ポンプ吸込水槽の非定常解析、ターボ機械、2015年9月号
  • 吉村英人,山出吉伸:LESによる風況および風車周り流れの解析,みずほ情報総研技報,Vol. 7,No. 1,(2015), 19-24.
  • Yang GUO, Chisachi KATO, Yoshinobu Yamade, Yutaka Ohta, Taku Iwase, Ryo Takayama, Numerical Prediction of Noise from the Internal Flow in a Centrifugal Blower, ASME-JSME-KSME Joint Fluids Engineering Conference 2015(AJK2015-FED), 2015.7.26-31, Seoul,Korea
  • Yoshinobu Yamade, Chisachi Kato, Takahide Nngahara, Jun Matsui, Large Eddy Simulation of Unsteady Vortices in a Pump Sump, ASME-JSME-KSME Joint Fluids Engineering Conference 2015 (AJK2015-FED), 2015.7.26-31, Seoul, Korea
  • Y. Yamade, at el, “Prediction of pressure fluctuation in a centrifugal blower by large eddy simulation”, AICFM12-139
  • Y. Guo, at el, “Computation of noise from the internal flow in a centrifugal blower”, AICFM13-1375.
  • Y. Yamade, at el, “Prediction of aeroacoustical interior noise of a car, part-1 prediction of pressure fluctuations on external surfaces of a car” SAE Technical Paper 2015-01-0401, 2016.
  • Iida, K., at el, “Prediction of aeroacoustical interior noise of a car, part-2 Structural and acoustical analyses” SAE Technical Paper 2015-01-0235, 2016.
  • Olivier Pacot, Chisachi Kato, Yang Guo, Yoshinobu Yamade, Francois Avellan, Large Eddy Simulation of the Rotating Stall in a Pump-Turbine Operated in Pumping Mode at a Part-Load Condition, Journal of Fluid Engineering, 2016 Vol 138 111102 1-11
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