自動車・輸送機械
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トランスミッション内のオイルかき上げ解析
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エンジン用ブリーザーシステムのオイル分離挙動シミュレーション
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粒子法によるエンジン潤滑油中の
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ギヤオイル撹拌による気泡発生解析ギヤが回転することで気泡が発生し、オイルの流れに乗って移動していく様子を解析しています。
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冠水路走行解析 Particleworks×RecurDyn連成車両が冠水路を走行する際の水浸入の様子を解析しています。RecurDynと連成することにより冠水路走行時の車両のサスペンションのモーションも考慮することが出来るので、より現実に即した評価が可能です。
*This model has been developed by The National Crash Analysis Center (NCAC) of The George
Washington University under a contract with the FHWA and NHTSA of the US DOT |
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水はね解析 Particleworks×RecurDyn連成水たまり上を車両が走行する際に跳ね上げる液体挙動を解析しています。
アンダーボディーへの衝突箇所を評価することが出来ます。 *This model has been developed by The National Crash Analysis Center (NCAC) of The George Washington University under a contract with the FHWA and NHTSA of the US DOT
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ピストンオイルジェット解析上：解析結果をベクトル表示しています。
下：解析結果に対しレンダリング処理を行っています。 ピストンヘッドを冷却するためのオイルジェットの様子を解析しています。オイルジェットの衝突箇所と熱伝達係数の出力から、ピストンヘッドの冷却性能を評価することが出来ます。
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パワートレイン内オイル掻きあげ解析本解析では、直径約20cm、回転数300rpm程度のデフギアから、回転数約1000rpmのドライブギアまで、大きさや回転数の異なる3つのギアの挙動によりエンジンオイルがどのように振舞うかを見ることが出来ます。注目すべき点としては、ギアによって掻き上げられたオイルが機構上部から流れ込む様子が見て取れる点です。同時に、オイル量や流路を妨げる部材の取り付け位置によっては、オイルが流れ込みにくい現象が確認できます。
【解析条件】
領域：50cm x 30cm x 40cm ／ 時間：11秒間（但し、ムービー再生速度は約1/2）／ 総粒子数：約50万 上：流体は粒子表示とし、速度分布をカラーコンターで示しています。
下：解析結果に対しレンダリング処理を行っています。 |
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燃料タンクスロッシング解析
車両走行を想定した外力加速度を加えることにより燃料タンク内の燃料挙動を再現しています。バッフル板の有無による燃料挙動を比較することで、その効果を評価することが出来ます。
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給油時の燃料吹きこぼれ解析（気液二相流解析）FVM（Finite Volume Method：有限体積法）を用いた気流解析と、MPSによる液体解析と連成させることにより、気液二相流を効率的に解析できます。燃料を給油する際、タンク内のエア―抜きをブリーザーチューブにより行いますが、給油流量が増加すると抜ききれなかったエアーの影響により燃料が逆流する現象が確認できます。
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遊星ギヤ装置内のオイル挙動解析複雑に回転運動する遊星ギヤ装置内のオイル挙動を解析しています。遊星ギヤの回転によってオイルがかき乱され、装置内部全体に行き渡っている様子が確認できます。着目する箇所に十分な量のオイルが潤滑しているかを評価することが可能です。
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ボールベアリング内のオイル潤滑解析回転するボールベアリング内へオイルが浸入する挙動を解析しています。ベアリング内が充分にオイルで潤滑されているか評価できる可能性があります。
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電気・機械
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モーターへのオイル噴射解析オイル噴射方法を変更することによって、コイルエンドへ衝突後のオイル挙動を比較しています。
コイルエンド表面を流れるオイルの熱伝達係数を出力することで、モーターの冷却性能を評価することができます。 |
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油冷モータのオイル冷却解析
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鉄鋼・金属
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連続鋳造ロール間スプレー水挙動解析
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二軸スクリュ押出成形解析
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流体ー剛体連成による金属くずの洗い流し解析
剛体粒子でモデル化した金属くずを、流体で押し流す様子を解析しています。
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素材・素形材
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濾過装置の形状最適化解析
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深いボルテックスを考慮した撹拌槽解析
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遊星ミキサによる粉粒体と液体の混合解析
本事例では、遊星ミキサにより固体粒子と流体が攪拌されるシミュレーションを示します。液体よりも比重の軽い固体粒子を用いることにより、流体に浮いていた固体粒子が遊星ミキサにより液体中に攪拌混合される様相が観察されます。
固体粒子を含む流体（固液混相流：スラリー流）は研磨剤などに使用され、固体粒子濃度が高いほど、見かけ上の粘性が高くなるという性質があります。このような固体粒子の挙動を数値的に解析する手法として、離散要素法（または個別要素法）（DEM:Discrete Element Method)があります。この方法は粒子間あるいは粒子と壁面の衝突、および衝突時の摩擦等を考慮して、粒子の挙動を追跡するものです。 *Particleworks（MPS法）と離散要素法の連成解析には別途Granuleworksのライセンスが必要です。 |
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高粘性液の攪拌（CGレンダリング表示）プラスチック材料やゴム材などは成形、加工性に優れ、多くの工業製品に用いられています。これらは粘性が高く、製造工程中に空気を巻き込みますとなかなか空気が抜けず、この状態で固まりますと本来材料が持つ特性を損なうことがあります。そのため、攪拌により空気を抜く、すなわち脱泡を行います。本解析では回転方向が互い違いとなる3枚の攪拌翼により高粘度液が攪拌される様相を解析しています。粒子法はこのような高粘度の流動に対して安定かつ少ない計算工数での解析が可能です。
*解析結果に対しレンダリング処理を行っています。 |
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タンクのスロッシング
タンクを加振した際の内部の液体挙動を解析しています。
自由表面の複雑な変化を捉えていることが確認できます。 タンク内壁にかかる圧力も求めることが可能です。 |
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Ver7.0新機能 共役熱伝導解析機能Particleworks7.0では、伝熱解析について機能追加や性能改善が行われました。
本解析のような金型冷却解析において、製品および冷却水（流体）と、金型（構造物）間での熱伝導解析が可能になります。粒子の温度変化だけでなく、金型（構造物）の温度変化も断面コンター表示により確認ができます。 |
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パドルニーダー：粉粒体と流体の混練・分散
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ゴム混練機への適用ゴム混練機には、ゴム原料や配合剤/充填剤などを短時間で均一的に混ぜ合わせることが求められます。粒子法による解析で、混練の状況を可視化しその挙動を評価しています。
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食品・生活関連
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コーヒーカップのスロッシング解析コーヒーカップを振動させた際のコーヒーの挙動を解析しています。
コーヒーの飲み口の形状の違いで、コーヒーのあふれる挙動が異なることが確認できます。 |
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食器洗浄機解析汚れが付着した食器に水流を衝突させ、その汚れが落ちる様子を解析しています。
噴射条件等を検討することが出来ます。 |
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高圧洗浄機によるタイル面の汚れ除去解析タイル面に付着した汚れ（泥を模擬）を高圧洗浄機で除去する様子を解析しています。
噴射条件等を検討することが出来ます。 |
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塗料のノズル塗布解析塗料がノズルから噴射され、壁面に塗布される様子を解析しています。
ノズルの形状により、塗布された塗料の厚さ、幅などを検討することができます。 |
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ガーデンスプリンクラーによる散水解析回転するガーデンスプリンクラーの噴射孔から散水される挙動を解析しています。形状や回転数の違いにより、散水範囲や散水量分布などを評価することが可能です。
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コーヒーカップの温度変化解析
バージョン7.0から粒子壁を使用しない構造物の非定常熱伝導解析機能が追加され、流体-構造間の熱伝導解析が単体で可能になりました。上の動画はカップにコーヒーを注ぐ状態をサーフェイス表示したもの、下の動画は、約80℃のコーヒーを注いだ時の、コーヒー自体の温度変化と、カップの温度変化をシミュレーションしています。
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コーヒーカップの温度変化解析
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日本酒を枡に注ぐ様子をシミュレーション表面張力を考慮して、枡から溢れるぎりぎりのところまで日本酒が注がれる様子をシミュレーションで再現しました。
下：解析結果に対しレンダリング処理を行っています。 |
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液体調味料を注ぐ様子をシミュレーション瓶から液体調味料を注ぐ際の挙動をシミュレーションしています。
液体調味料が外部へ流出するのと同時に、空気が容器内に入っていく様子が確認できます。 |
土木・建築
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骨材入りコンクリート流動解析
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掘削機カッターヘッド周りの土砂流動解析土壌中を掘削機が進行する様子を計算しています。
掘削機のカッターが回転することにより掛かるトルクを評価することが出来ます。 |
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Debris flow simulation on the debris flow breaker
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津波によるテトラポット挙動解析
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文化財構造物の防火設備の解析ドレンチャーと呼ばれる防火装置により、近隣の山火事、隣接する建造物火災などから飛来する火の粉を消火し、飛散した水滴により文化財構造物の延焼を防止しています。放水する水は、Particleworks、飛んでくる火の粉はGranuleworksでモデル化しています。
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粒子法CFDによる重要建築物に対する防火設備（放水銃）のシミュレーション4方向に傾斜する屋根面を持つ寄棟造と呼ばれる木造建造物を解析対象とし、建物の対角位置4箇所に設置される放水銃から屋根上部に放水が届く状態をParticleworksでシミュレーションし、解析結果に対してCGレンダリング加工を施しました。
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社会基盤・エネルギー
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津波解析（原子力発電所）本事例は、波高約4m、秒速15mの津波が原子力発電所正面に到達した状況を模擬したものです。計算により、津波は堤防を乗り越えた後、発電所の敷地前面に構築された高さ約10～15mの砂丘で大部分は減衰されるものの、一部は砂丘を乗り越えて発電所敷地内に進入するという結果が得られました。本計算においては、流体を約240万粒子、建造物等を約390万粒子でモデル化し、実際の原子力発電所のスケールそのままに解析を実行致しました。
*解析結果に対しレンダリング処理を行っています。 *本解析対象は架空のものであり、実在の施設等とは一切関係ありません。【解析条件】領域：1.0km x 0.6km ／ 時間：1分間 ／ 総粒子数：630万 |
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地下街への浸水解析 |
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S字パイプ流れ解析
S字パイプ内をヘアピン程度の棒状の物体が水で流される様子を解析しています。S字パイプをポリゴン壁、棒状の物体を剛体粒子として計算しています。
*解析結果に対しレンダリング処理を行っています。 【解析条件】領域：25cm x 25cm ／ 時間：1.5秒間 ／ 総粒子数：約20万 |
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S字パイプ内気泡解析（気液2相流）
本解析は、S字パイプに密度1,000[kg/m3]の液体が滞留した状態を仮定して、パイプ下部より密度10[kg/m3]の気体を吹き込む様子を再現しております。この際の気液密度比は100程度です。
【解析条件】領域：25cm x 25cm ／ 時間：4.0秒間 ／ 総粒子数：約2.5万 |
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立方体後方に生じる乱流
乱流とは渦を伴い、時間および空間的に不規則に変化する流れを言いますが、このような乱流現象に対して、数値解法を用いて直接解くためには非常に高い空間解像度（格子を用いた手法ではレイノルズ数の9/4乗のオーダーの格子数）を必要とします。そのため、工学的な問題を解く場合には、空間的あるいは時間的な平均化を施した数学モデル（乱流モデル）を使用します。粒子法における乱流解析でも乱流モデルを使用します。本解析では立方体形状の障害物後方の乱流をシミュレーションした結果を示しています。障害物後方に発生する渦などが観察できます。
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