HyperWorks Virtual Wind Tunnelの概要

HyperWorks Virtual Wind Tunnelは、外部空気力学向けに統合化されたソリューションです。簡素化されたワークフローと、カスタマイズ可能な自動結果レポートの組み合わせにより、開発サイクルの所要時間の短縮を実現します。

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HyperWorks Virtual Wind Tunnel 入門ビデオ HyperWorks Virtual Wind Tunnelは、優れた風洞シミュレーションテクノロジーとユーザー環境を提供するように設計された、新しいソリューションです。詳細は、こちらの動画をご覧ください。

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AcuSolveを用いた、空気力学的性能に優れたロード自転車用ヘルメットの開発 - LX Sim社 LX Sim社はHyperWorks製品群とAltairパートナーアライアンスプログラムを利用して、空気力学的性能に優れた自転車用ヘルメットを開発しました。

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AltairのHyperWorks Virtual Wind Tunnel(VWT)は、外部空気力学解析のためのソリューションです。高度に自動化および簡素化されたワークフロープロセスを備えた、高性能なCFDテクノロジーに基づくVWTは、揚力、抗力、圧力分布などの自動車の空気力学的性能を効率良く予測し、性能に優れた低燃費の自動車を実現します。

VWTは、高度なメッシング、高い忠実度を誇る数値流体力学シミュレーション、高性能で機能豊富なCFDポストプロセッシング、直感的でシミュレーション主導の設計ワークフローとインターフェース等、Altairのさまざまな最先端テクノロジーを備えています。


利点

高精度でロバスト、かつスケーラブルなCFDソルバー

HyperWorks VWTは、Altairの有限要素法ベースの汎用数値流体力学ソルバーであるAcuSolve®を装備しており、優れた解析スピード、精度、ロバスト性を誇ります。

AcuSolveは、ハイブリッド並列化の手法を用いて、共有型および分散型のメモリを持つコンピューターシステムで並列実行できるように設計されており、非構造化メッシュに対して高速で効率的な非定常解および定常解を提供し、多くのコアを備えた演算環境で高いスケーラビリティを実現します。

HyperWorks VWTは、乱流のモデリングおよび流れ場の予測に、Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)法およびDetached-Eddy Simulation(DES)法を採用しています。DES法は、壁近傍や付着境界層のモデリングに合わせて微調整した統計学的RANSテクノロジーと、自動車後方の分離領域に発生する後流をモデリングするLarge-Eddy Simulation(LES)の機能とを組み合わせた手法です。RANS法を用いた定常シミュレーションと、DES法を用いた非定常シミュレーションの両方を用いることで、高精度な外部空力解析の結果を得ることができます。

VWTにはAcuSolveの流体-構造連成(FSI)機能が内蔵されており、外部流れ場における弾性コンポーネントを解析できます。

接線壁面速度を与えて回転部品(車輪など)をモデリングすることで、シミュレーションに回転効果を含めることができます。自動車分野で用いられる、熱交換器またはコンデンサーは、多孔質材料モデルを用いてモデリングすることでコンポーネント中の圧力損失を考慮できます。シミュレーションで使用する流体物性は密度と粘度で定義されます。モデルに合わせた特定温度の水または空気のデータを定義できます。

アドバンストメッシング

HyperWorks VWTは、境界層の生成機能を含む、高速・高効率の非構造化メッシャーを備えています。重要な流れ現象(車両やビルの後流など)を捕捉するために局所的に高解像度のボリュームメッシュを作成するには、ユーザー定義のボリュームメッシュ リファインメントゾーンを使用します。境界層メッシングのパラメーターは全体またはパートごとに定義できるため、全体の要素数を最大限にコントロールしながら、必要な箇所にだけ高解像度の境界層を使用することができます。通常、自動車の外部空力解析を目的としたボリュームメッシング(足回り、ボンネット下の空間、境界層など)は数時間で完了します。

高度に自動化・簡素化されたワークフロープロセス

VWTは、直感的に使いこなすことができます。このオールインワンの環境で、サーフェスメッシュ(水密メッシュ)をインポートし、問題を設定してシミュレーションを実行し、最終結果を得ることができます。

設定プロセスは、使用するパラメーターの数を最小限としながら、ソリューション品質を損なうことのないよう高度に自動化されています。また、さまざまなパラメーターに対する補足的な制御機能が用意されています。

これにより、ボリュームメッシング、解法、ポストプロセッシングといったメモリと演算能力を多用するタスクを、ハイパフォーマンス コンピューティングシステムを使って短時間で実行できるようになります。

シミュレーションが完了すると、問題設定、メッシュ統計情報、結果等を記録したレポートが自動的に作成されます。さらに、高度なCFDポストプロセッシングを実行し、インタラクティブな方法またはバッチ処理モードにより、複雑で大規模なCFDデータを可視化することも可能です。

ギャラリー

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ロードバイクの空力性能の向上(イメージ提供: Specialized社) 高解像度フローソリューション 高解像度フローソリューション 外部空力専用の簡略化されたユーザーインターフェース 外部空力専用の簡略化されたユーザーインターフェース Virtual Wind Tunnelのシミュレーション結果 オートバイのタイヤ周辺の複雑な境界層メッシュ Complex boundary layer mesh around a motorcycle tire Improving aerodynamic performance on a bicycle (Courtesy of Specialized) Simulation of aerodynamics of an architectural tower 高層建築物の空気力学シミュレーション
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機能

プリプロセッシング

  • メッシング

    • 予め定義されたメッシュ設定を利用可能(course、medium、fine)

    • ユーザー定義のボリュームメッシュリファインメントゾーン(個々のパートにも使用可能)

    • ユーザー定義による境界層パラメータ(グローバルまたはパート毎)

    • 全体の要素数を削減するための境界層設定を除外するパートを定義可能

    • 複雑な形状を扱うための高度な境界層メッシングアルゴリズム

  • 解析設定

    • 数回のクリックでホイールの回転やラジエータを定義可能

    • 地面の移動定義オプション

    • 車両前面投影面積の自動計算

ソルバー

  • AltairのCFDソルバーであるAcuSolveを利用

  • 高品質の要素を必要としない

  • メッシュノード / コンピューターノード比が低くても高いスケーラビリティを有する

  • ロバストな流体構造連成(FSI)機能

  • 定常、非定常シミュレーション

  • RANS、DESによる乱流モデル

ポストプロセッシング

  • 自動レポート生成

  • 設定のサマリー情報

  • メッシュ情報

  • 数値結果(抗力係数、y+プロットなど)

  • ユーザー定義断面のコンター図

  • ユーザー定義のプローブポイントを用いた、特定箇所の流れ場の変化をモニタリング

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