マルチフィジックスシミュレーション

物理現象の組み合わせを高速かつ高精度に

Altairは、物理モデルが相互に作用する幅広い現象をシミュレートするためのマルチフィジックス対応でありながら、業界をリードする高速かつ低コストで高精度なソフトウェアポートフォリオを提供します。Altairの複合領域最適化を組み合わせれば、市場で優位に立つための様々な道が開けます。

マルチフィジックスソリューションの利点

幅広いポートフォリオ

Altairは、流体、温度、マルチボディシステム、音響、制御、水力、電磁界、そして構造を含む様々な物理現象の組み合わせを取り扱うための幅広い製品を提供します。

業界随一の柔軟性

より多くの物理場を考慮することで、シミュレーションの精度が向上します。Altairが提唱する最適化主導アプローチは、すべての制約に対する要求を満たした考え得るベストな製品設計を提供します。

手頃な価格

アプリケーションエンジニアの専門的なサポートとAltairの気の利いたライセンスシステムがあれば、すべてのソフトウェアの機能を余すことなく引き出せます。様々な可能性を秘めたソリューションをどう活かすかは、あなた次第です。

相互作用を解くことが最適化への近道

マルチフィジックスは、様々な異なる科学領域や工学領域をまとめて扱う複合領域的な手法です。この手法を用いて、特性や現象の相互作用を考慮することにより、あらゆる問題を解くことができます。  

一部の現象を無視したり、それぞれの現象を個別に解いたりすると、システム全体のパフォーマンスを大幅に損なうことになりかねません。最適化主導の設計手法を駆使すれば、すべての領域において仕様を満たす、最善のソリューションにたどり着くことができます。 #smartApplications .text-white {color:inherit!important;}

様々なレベルに適したソリューション

レベル1
数学的に解く

解析的計算、マトリクス演算、信号処理、プログラミング Altair Compose™

レベル2
1Dシミュレーション

0D/1D Mathematical Approximation Altair Activate™

レベル3
ルックアップテーブル

完全な3Dシミュレーションから迅速に結果を抽出 Altair Flux™ Altair MotionSolve™ 詳細

レベル4
完全な連成

異種ソルバーの連成により、正確な結果を導出 Altair Radioss™ Altair AcuSolve™ 詳細

最適化主導のアプローチ

Altair HyperStudyでは、複合領域的な設計探索と最適化が可能です。特に実験計画法(DOE)は強力で、重要な設計変数を特定し、その設計制約への寄与度、さらには全体的な性能への寄与度を見極めることができます。

それぞれの変数に最も関係のある現象を把握することは、マルチフィジックス解析の成功につながります。

電磁負荷および空力荷重下における構造物の性能

右の例は、燃料ポンプとウィングレットという2つの異なる機能の最適化プロジェクトです。燃料ポンプは主翼内にあり、振動と騒音の発生源となります。その性能を検討する際は、燃料の供給速度を確保しながら騒音レベルと重量をできる限り落とすことが求められます。

ウィングレットについては、重量を増やしすぎずに剛性と振動の要件を満たさなければなりません。加えて、燃費を最大限に高めるために空力特性を最適化する必要もあります。

エンジンの冷却: 熱-流体-構造

熱流体-構造相互作用(TFSI)の例として、内燃エンジンを取り上げます。モデル規模が非常に大きくなることがあるため、解くのは容易ではありません。右のモデルは、気筒4つ、エンジンブロック、冷却液ジャケットで構成されており、700万節点、4,000万要素クラスの有限要素モデルです。

このシミュレーションでは、温度依存の材料特性と核沸騰がキーフィーチャです。Altair SimLabの自動化された連成解析セットアップにより、TFSIのセットアップをスムーズに実行できます。熱応力解析はAltair OptiStructで実行します。

先進運転支援システム(ADAS)の電磁界と振動

完成車メーカーが車両で5つ星の安全性評価を受けるには、車間距離を自動的に調整する先進運転支援システム(ADAS)の一環としてレーダーを取り付ける必要があります。Altair HyperStudyの複合領域的な手法は、車両前面のレーダー位置と、実際の公道環境におけるレーダー性能を最適化する際に役立ちます。

右の例は、Altair OptiStruct®でバンパーを弾性体としてモデリングしたものです。まず、車両の全体挙動をAltair MotionSolve®で計算し、その後、結果をAltair Feko™にエクスポートして高周波電磁界解析を行います。

音響、騒音、振動

拡大の一途をたどるe-モビリティ市場においては、電気モータの騒音評価が非常に重要です。Altair HyperWorksでは、モータの性能を損なうことなく騒音を低減できます。低周波電磁界、電界および伝熱のシミュレーションが可能なAltair Flux™では、ステータに生じる局所的な力を、2Dモデルを用いて正確かつ効率良く計算できます。Altair OptiStructの振動・騒音(NVH)解析を使用すれば、各速度でのモーターの騒音をシミュレーションできます。その後、Altair HyperStudyで結果の分析と設計の改良を行えます。

磁気-熱シミュレーション

弱連成シミュレーションの例をご紹介します。はじめに、Altair Fluxで熱解析を実行し、商用電気モータ内の熱荷重を求めます。次に、発熱分布を求めるためにAltair AcuSolveモデルに熱源を渡します。その後、これらの境界条件に基づいてAltair AcuSolveで解析を行い、モータのラジエーター冷却液内の温度と、電気コイルと接触するオイルの温度を正確に求めます。

流体動力学と高速回転

偏心タイプの洗濯機は、効果的なカウンターバランス機構がないと自らの振動で壊れてしまいます。消費者向けの洗濯機には一般的に、ドラム内の衣類とのバランスを取るための水が充填されたコンポーネントが内蔵されています。右の例は、AltairのマルチボディダイナミクスシミュレーションツールであるAltair MotionSolve™を用いた、洗濯機の運動機構のシミュレーションです。洗濯機のバランスリング内の液体の振る舞いは、AltairのCFDソルバーであるAltair AcuSolve™で求めており、MotionSolveモデルには現実に即した流体の圧力とトルクが適用されています。

エレクトロニクスの熱マネジメント

ますます電動化志向が強まり、高出力化と回路の小型化が進むなかで、熱マネジメントが重要な課題になっています。回路の効率的な熱解析および関連する冷却機器の設計が可能なAltair ElectroFlo™なら、CFDにあまり詳しくないエレクトロニクス設計者や解析者でも、設計の最適化を目指すことができます。Altair ElectroFloでは、設計プロセスの初期段階でアセンブリ全体の温度分布を予測し、問題になりそうな“ホットスポット”や冷却効率の悪い箇所を洗い出すことができます。これを行わないと、かなり後の試験段階まで問題点を見過ごしてしまうことになりかねません。

マルチフィジックスモデルベース開発

操縦者が立ち乗りしているこのよくある自立安定式二輪スクーターは、制御システムと電磁界に加え、システムレベルでのマルチボディ解析を必要とします。まさに、複合領域的な設計手法にぴったりの事例です。

スクーター、路面プロファイル、タイヤ、そして操縦ロボットは、Altairのマルチボディ解析ソリューションであるAltair MotionSolve™で解析しました。モータの設計には、汎用の電磁界ツールであるAltair Fluxを使用しました。また、モータおよび安定化装置の制御システムの設計はすべて、モデルベース開発に対応した直感的なブロックダイアグラム作成環境であるAltair Activateで行いました。

流体構造連成: 緊急着水シミュレーション

米国の連邦規制では、航空機の緊急着水に関する要件が規定されています。Altair Radioss™には構造物に関する高度な過渡解析機能だけでなく、衝突、緊急着水、救命ラフトの展開などをシミュレーションするための広範な数値流体力学(CFD)機能も搭載されています。これらのシミュレーションのモデリングは、SPH法(粒子法)やALE法(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)メッシングなどの多彩なオプションから選択できます。独自のマルチドメインFSI機能を使用すれば、結果の正確性を損なわずに計算時間を劇的に短縮することが可能です。

今まさにテクノロジーの劇的な進化が進行しており、すでにエンジニアや設計者の製品開発プロセスは変わりつつあります。この新しい時代で競争力を高める方法をお探しの場合は、ぜひAltairにお任せください。

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