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自動車／輸送

外部空力解析から電子機器の冷却まで、メンター・グラフィックスの熱設計ソフトウェアは自動車／輸送業界のメーカー各社で幅広い用途に使われており、より高品質の製品開発、設計期間とコストの削減を支援しています。

OEMおよび部品メーカーによる多くの採用実績

メンター・グラフィックスのソフトウェア・ソリューションは、他のソフトウェア・ベンダへのOEM供給だけでなく、バルブ、ディーゼル／リーンバーン・エンジン用触媒コンバータ、シリンダ・ヘッド、排気マニホルド／サイドパイプ、電子システム、車両空調、ワイパーなどの部品メーカーにも幅広く採用されています。

メンター・グラフィックスのシミュレーション・ソフトウェアおよびコンサルティング／トレーニング・サービスは自動車／輸送業界で広く使われており、設計期間の短縮、製品の最適化、ミスの解消、機器の軽量化、コスト削減といった効果をもたらしています。

可変タービン・ジオメトリ（VTG）ターボチャージャの解析

オンデマンドWebセミナー

このWebセミナーでは、可変タービン・ジオメトリ（VTG）ターボチャージャにおいて回転リファレンスフレームを用いてインペラをモデル化した内部流解析の方法を紹介します。ビデオを表示

利用例

外部空力解析

流線および速度分布の断面プロット

自動車やその他車両の空力設計には非常に多くの時間とコストがかかります。通常、ここでは揚力と抗力を予測して最適化することが目標となります。新規に設計を行う際に、モデルを作成して風洞実験を行い、その外部空気力学特性を測定するために巨額の費用を投じている企業もあります。

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車体表面付近の速度分布

FloEFDを使用すると、自動車をはじめ、航空機、列車、オートバイ、ビルなど風荷重の影響を受けるあらゆる物体の空気力学特性をテストして改善することができます。この例では、抗力を計算して再循環領域の可視化を行いました。FloEFDには、解析時間の短縮につながる多くのツールが用意されているため、このような作業に極めて大きな効果を発揮します。例えば、3次元CADモデルをそのまま使用して自動でメッシュを作成できるほか、1つのモデルで層流/遷移/乱流をすべてサポートした自動シミュレーション・ツールも利用できます。このため、FloEFDではモデル内のいつ、どこで流れ特性が変化するかを考慮する必要がなく、設計の解析に集中できます。

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触媒コンバータ

流線

触媒コンバータは、内燃機関から排出される有毒物質を浄化するためのものです。典型的な触媒コンバータでは、反応チャンバ内で排気ガスと空気が混合され、有害物質の一酸化炭素と炭化水素を酸化して二酸化炭素と水に変換します。

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圧力および流れ分布

FloEFDを使用すると、触媒コンバータ内部の様々な気体の流れを極めて容易に調べることができます。この例では、触媒コンバータの性能を改善するために流れ抵抗を最小化する方法について検討しました。そこで、FloEFDを使用して触媒コンバータの2つの区画における排気ガスの流れ分布と圧力降下を計算しました。FloEFDの多孔質体（ポーラスメディア）モデルを利用することによって、計算時間が大幅に短縮されました。

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この例は、モデル断面図に等圧線を表示したものです。気流は、左下の流入口から入った直後に、比較的鋭角に曲がって進みます。この結果、流入口から最初の触媒部に到達するまでのわずかな間に、圧力分布の大きなばらつきが生じています。また、流入口付近でも圧力にばらつきがあることが示されており、この部分での流れが均一でないことが分かります。

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これは、モデル断面図にコンターと等圧線に加え、2つの多孔質触媒部にベクトル・プロットを表示したものです。触媒に使用している多孔質材料はすべて同じ方向を向いているため、気流がすぐにまっすぐになっていることがベクトル・プロットにも表れています。流入口の反対側には、圧力の高い部分が最初の触媒部まで広がっているのが見えます。これに対し、2番目の触媒部と流出口ではより均一な圧力分布となっています。

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速度の軌跡

速度軌跡（速度ごとに色分け）表示では、モデル内の流れの進行を詳細に把握することができます。流入口が鋭角に曲がっているため、最初の触媒部では上半分の方が気流の速度が大きいことが分かります。つまり、触媒コンバータ全体の質量流れバランスは上側に向かって大きく偏っていることになります。FloEFDでは「What-if」解析を何度でも手軽に実行できるため、さまざまな設計案の性能を容易に比較検討することができます。

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重量積載物車両（HGV）の車室の気流

車室内の温度プロット

自動車、ビル、飛行機などの内部で安全で健康な環境を維持するには、温度制御が極めて重要な役割を果たします。この例では、重量積載物車両（HGV）の車室内部の気流を最適化する方法について検討しました。

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車室内の流れ分布

FloEFDには、解析時間を短縮するための機能が数多く用意されています。FloEFDでは既存の3次元CADのジオメトリやソリッドモデル情報（外形形状やパラメータなど）をそのまま使用できるため、実際の条件下でシミュレーションを行うことができます。また、他のCFDプログラムでは複雑な手順が必要な機能もFloEFDなら容易に実行できます。例えば、従来のCFDプログラムでは流体領域（すなわち、固体領域以外の部分）を表現するためのソリッドパーツを別途作成する必要がありましたが、流体領域を1つ1つ手作業で特定してジオメトリを作成し、空間を埋めていく作業には極めて長い時間がかかっていました。FloEFDでは内部流/外部流のいずれに関しても固体領域と流体領域が自動的に区別され、流体領域の表現が自動で作成されます。このため、FloEFDでは余分なジオメトリを作成しなくても、既存のソリッドモデルを使用してすぐに解析にとりかかることができます。

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自動車用空調システム

速度プロット

自動車、ビル、飛行機などの内部で安全で健康な環境を維持するには、温度制御が極めて重要な役割を果たします。

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速度プロット

この例では、大型車両の空調システム設計において、吹出口で均一のエアフローを得る方法について検討しました。そこで、FloEFDを使用して各回転速度における質量流れを計算しました。

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速度プロット

設計の最適化は繰り返し作業としての性格が強いため、「what-if」解析を容易に実行できることが重要なポイントとなりました。FloEFDなら、この作業は極めて簡単に行えます。圧力や境界条件、材質プロパティなどを適用し直さなくても、ソリッドモデルを変更するだけで多数の設計案を作成して解析できます。こうしていくつもの設計案を簡単に比較して、最適なものを選ぶことができました。

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