[美濃窯業株式会社]ANSYS Fluentを活用した、セラミックス焼成炉の省エネ化への取り組み 「今まで培ってきたノウハウが理論的にも正しいことがわかり、明確な裏付けができました。」

目次

前例のない解析テーマに取り組むため、サイバネットのサポートを活用。現在では流体解析だけでなく、構造解析や流体-構造連成解析にも着手。

齋藤

こちらは熱交換器の解析事例です。燃焼炉から出る高温の排ガスが外気と熱交換されることで冷却されて外に出ていく様子をシミュレーションしています(図2)。

非定常性は考慮しなかったので、計算規模にはあまり苦労しませんでしたが、外気は普通の空気であるのに対して、燃焼ガスは二酸化炭素と水蒸気の割合が多く、輻射が大きいことがネックでした。

最初はガス輻射を考慮せずに解析していたため、実際の現象と合わないので苦労しましたが、サイバネットのサポートに質問をしながら、最終的には実験結果と似たような値を得ることができました。

加藤 毎回、前例のない解析テーマを実行しなければならず、サイバネットのサポートには助かっています。
齋藤 あのサポートがなければ、多分何もできていないと思います。立ち上げのときも、難易度の高い解析は受託解析をお願いしました。受託解析後、シミュレーションの雛形を作成してもらったのですが、温度や数量を変えるだけで、様々な解析に応用できるので助かりました。それでもわからない点は、サポートに問い合わせて、徐々にできる範囲を広げていきました。
今は流体解析だけではなく、熱応力解析や伝熱解析、流体-構造連成解析も行っています。

- お役にたてたようで何よりです。サイバネットは構造のエンジニアも多数いますので、これからも是非、当社のサポートをご活用ください。
最後に、今後実施したいことについてお聞かせください。

加藤 省エネルギーに向けて、今後もANSYS製品を活用していきたいです。
また、実物で不具合が発生した時に、構造上問題がある形だったのか検証するためにもシミュレーションを使っています。素材も複合材料が多いですので、熱膨張やひずみの問題も避けて通れません。それが許容範囲なのか、破壊するレベルなのかも基本設計の段階で見ておく必要がありますので、今後は流体解析だけでなく、構造解析の重要度も増していくと思います。
齋藤 炉材が変わることで、どれだけエネルギー効率が変わるかも評価してみたいです。ただし非定常の問題を扱うことになるので、計算規模をどう抑えるかが課題だと思っています。

- 瞬間、瞬間の温度分布を定常解析で求めて、その結果をマッピングして伝熱解析を行うと良いかもしれませんね。ANSYS Fluentの強みである精度の良さと、伝熱解析の簡便さの「良いところ取り」ができる方法だと思います。
詳しくはまたご相談ください。

美濃窯業株式会社 加藤様、齋藤様には、お忙しいところインタビューにご協力いただきまして誠にありがとうございました。この場をお借りして御礼申し上げます。

【メカニカルCAE事業部マーケティング室】

図1 高温スーペリオキルンの熱流体解析

図2 熱交換器の熱流体解析

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