CAE

分野別にAVSを使用した事例をご覧いただけます。
事例によっては、AVSで処理した「動画」または「3D動画データ(GFAファイル)」のダウンロードもできます。 「3D動画データ(GFAファイル)」については、フリービューワ 3D AVS Playerを使用し、マウス操作でモデルを動かして観察することができます。

お客様の直面されている課題に近い内容など、ご関心のあるものがございましたら、詳しくご紹介させていただきますのでお気軽にお問い合わせください。


泳動作中の水着における異方性超弾性体モデルを用いた応力解析


当社では、泳動作中に水着の生地に生じる歪みから異方性超弾性体モデルを利用して応力解析を行い、設計の事前評価を行っています。 生地の歪みは、当社が開発した3D-CGモデルを利用して求めた人体の皮膚歪みを水着に適用することで推定しています。
データ提供 ミズノ(株) 研究開発部 様、
筑波大学 システム情報系 構造エネルギー工学域
准教授 松田昭博 様
使用アプリケーション MicroAVS
キーワード 水着、応力解析
可視化手法 コンター


スタンフォードバニーに水を流した問題


横から
粒子法において、任意形状の固体境界に対して圧力の非斉次ノイマン境界を満足することは容易ではありませんでした。
そこで、仮想マーカーを用いた境界処理法を提案し、今回の例題では、スタンフォードバニーに水を流した問題にて提案手法の検証実験を行いました。

正面から
データ提供 九州大学大学院 工学研究院 社会基盤部門
浅井 光輝 様
使用アプリケーション AVS/Express
キーワード 粒子法
可視化手法 ソフトウェア球


永久磁石内部埋め込み式同期モータの電磁界解析


時間領域辺要素有限要素法による四極永久磁石内部埋め込み式同期モータの電磁界解析結果です。ロータの回転運動・永久磁石中に発生する渦電流を考慮しながら、三相交流電源に基づく電気回路方程式との強連成解析を行っています。自作プログラムから出力されるバイナリ時系列データを読み込み、MicroAVSの要素ベクトル線描画機能から磁束密度分布変化の動画を作成しました。
データ提供 法政大学 理工学部 電気電子工学科
准教授 岡本吉史様
使用アプリケーション MicroAVS
キーワード 電磁波
可視化手法 流線・流跡線、複数等数値面・タマネギ等数値面


ステラファン搭載型電子レンジ庫内の電界分布変化


ステラファンが搭載された電子レンジの電磁波(周波数領域)・熱伝導(時間領域)弱連成解析から得られた電界分布の時間変化です。庫内には矩形塩化ビニル樹脂(損失性誘電体)を装荷し、天井・床下部のステラファン(金属プロペラ)の回転を考慮した結果です。ファンの回転を厳密に考慮するため、磁気ベクトルポテンシャルの線形結合に基づいて、三種類の有限要素メッシュを非適合に接続しています。本動画は、MicroAVSのタマネギ等数値面機能を利用して描画しました。
データ提供 法政大学 理工学部 電気電子工学科
准教授 岡本吉史様
使用アプリケーション MicroAVS
キーワード 電磁波
可視化手法 複数等数値面・タマネギ等数値面


AMR による物体周りの格子細分化


格子計算は一般に高い解像度が必要とされる領域が局所的であり、計算空間全体に均一格子を割り当てるのは非常に効率が悪い。一方、非構造格子は間接参照やランダムなメモリアドレスのためにメモリアクセスの性能が低い。直交格子でありながら任意の領域にある程度の粒度で連続なメモリアドレスを割り当てることのできるのがAMR (Adaptive Mesh Refinement) 法である。Octree データ構造に基づいて格子を分割し、リーフと呼ばれる末端で格子計算を行う。

下図はリーフをヒルベルト充填曲線により連結し、大規模計算に向けた動的負荷分散を行っている。上図はレベルセット関数により細分化を制御した格子を示しており、色は物体表面からの距離を表している。
データ提供 東京工業大学 学術国際情報センター 青木尊之 様
使用アプリケーション MicroAVS
キーワード 解適合格子


レーザプリンターの現像シミュレーション


磁界中で磁性粒子がチェーンを形成する様子をシミュレーションしたものです。
永久磁石に鉄粉を近づけ、このようなチェーンを作って遊んだ記憶があると思います。あれと同じ現象ですが、この現象はレーザプリンタの現像プロセスでも使われており、それを定量的に把握するために行った計算結果を動画で表示したものです。数値計算は、個別要素法と呼ばれる、粒子一つ一つの運動をニュートン則に基づいて逐次計算する手法を用いています。計算結果は、カラーレーザプリンタの高画質化に役立てられています。

正に帯電した比較的大きなキャリア粒子(40ミクロン程度)と負に帯電した小さなトナー粒子(6ミクロン程度)を混合した時、キャリア粒子にトナー粒子が付着する様子をシミュレーションしたものです。 この現象もレーザプリンタの現像プロセスで使われており、前述の個別要素法で数値計算したものです。高速・高画質のカラーレーザプリンタが安価に入手できることはご承知の通りですが、それを実現するために、このような緻密な研究開発が行われています。
データ提供 早稲田大学 基幹理工学部 機械科学・航空学科
川本 広行 様
使用アプリケーション MicroAVS
キーワード 磁界、粉体
可視化手法 グリフ・マーカー


チャンネル乱流場における渦構造と熱輸送の
数値シミュレーション


チャンネル乱流場の渦構造による
熱輸送の数値シミュレーション
チャンネル乱流とは2枚の平行な平板の間を流れる乱流を示します。壁面、粘性の影響により特徴的な渦が発生することが知られています。当研究室では、直接数値計算(Direct Numerical Simulation)により渦構造の速度場、温度場に与える影響を解析しています。
動画はチャンネル乱流場における渦構造と熱輸送を可視化した結果です。渦を白色等値面、壁垂直方向速度による熱輸送を赤色等値面で示します。渦と熱輸送には高い相関があり、渦により熱輸送が促進されていることが分かります。
データ提供 名古屋大学大学院 工学研究科 エネルギー理工学専攻 佐野正幸 様
山梨大学 医学工学総合研究部 准教授 山本義暢 様
使用アプリケーション MicroAVS
キーワード 流体、乱流、渦
可視化手法 等数値面


化学反応を伴う噴流拡散場の数値シミュレーション


噴流ノズル近傍の渦構造の可視化
当研究室では、実験および数値シミュレーションを用いて種々の乱流現象について研究を行っています。図は直接数値計算法 (Direct Numerical Simulation) による噴流の発達の様子の可視化結果です。図中のコンター図は鉛直方向速度を表し、半透明緑色は低圧力渦を、白色等値面は渦を表しています。渦管の周りに縦渦が存在し、渦管の変形とともに噴流が発達していく様子が確認できます。

噴流中で生じる化学反応による
生成物質濃度の可視化
流れの中で生じる化学反応を数値シミュレーションにより予測する手法の開発も行っています。動画では、噴流と周囲流体の混合により生じる化学反応の生成物質濃度(赤:高濃度、青:低濃度)をLarge Eddy Simulationと確率密度関数(PDF)法を用いて計算した結果が可視化されています。この計算手法では多数の計算粒子を用いて流体中の化学反応の計算を行っており、動画では計算粒子を表示することで化学反応による生成物質の濃度分布を可視化しています。
データ提供 名古屋大学 工学研究科 統計流体工学研究グループ
使用アプリケーション MicroAVS
キーワード 流体、乱流、噴流
可視化手法 等数値面、断面


ゴルフスイング中の人体皮膚歪みシミュレーション

人体皮膚歪みシミュレーション
『動きやすさ』はスポーツウエアに求められる基本的な機能の一つです。ヒトの皮膚は運動によって伸縮しますが、この伸縮に対するウエアのゆとり量や皮膚とウエアのずれ量、素材の伸縮性は『動きやすさ』に大きく影響します。従って、皮膚の伸縮を定量的に捉えることは、スポーツウエアの設計に対して非常に有用な情報を与えてくれることになります。
当社では、スポーツウエアの設計に重要な運動時における皮膚の伸縮を定量的に捉えるため、3D-CGを利用した皮膚歪みシミュレーションを行っており、実際に数多くのウエアの開発に用いています。ここでは、ゴルフウエアの設計に使用したデータをご紹介します。この可視化事例では、ゴルフスイングに伴って肩周辺の皮膚の伸縮の大きいことが分かります。
データ提供 ミズノ(株)研究開発部 様
使用アプリケーション MicroAVS
キーワード 伸縮、人体


AVS/Express V8 による大規模構造解析結果の可視化

UCDデータの可視化(エンジン)
AVS/Express バージョン 8.0 では、大規模構造解析結果の可視化のための機能をいくつか実装しました。
まず、UCD データの外表面や部分抽出、データ変換などの外部ツールをサポートしています。新規モジュールとしては、外形面を点でレンダリングするポイントレンダリング機能があります。面で表示するよりも、レンダリング時の負荷を軽減することができます。また、大規模データの興味領域を抽出しながら可視化を行う、ディスクベースの抽出モジュールもサポートしています。
これらの機能を組み合わせることで、大規模構造解析結果をなるべく少ないリソースのPC上で可視化できるようにしています。

この例では、1815万要素の構造解析結果の可視化を、ポイントレンダリングと興味領域の抽出(185万要素を抽出)を組み合わせることで、1台の一般的なWindows マシンで可視化している様子を紹介しています。
(作成:サイバネットシステム)
データ提供 東京大学 新領域創成科学研究科 奥田 洋司 様
使用アプリケーション AVS/Express
キーワード 大規模
可視化手法 ポイントレンダリング


燃料噴霧中の火炎伝播

燃料噴霧中の火炎伝播(点着火)
PSI-cellモデルを用いた反応性流体力学に基づく数値シミュレーションによって噴霧燃焼における火炎伝播特性について明らかにすることを試みている。
静止空気中に数千個の燃料液滴を三次元的にランダムに配置し、その燃料液滴群の中心部(上図)あるいは平面状(下図)の点火源で点火する。
燃料噴霧中の火炎伝播(平面着火)
これらの図は瞬間の温度場をMicroAVSを用いて三次元的に可視化したものである。
伝播火炎と,その背後の蒸発後の高温の気相部および蒸発中の燃料液滴の周りの低温の気相部が複数の等温面で示されている。
日本燃焼学会 2011年『美しい炎』の写真展
最優秀作品賞受賞
データ提供 名古屋大学大学院工学研究科 山下 博史様、李 加寧様
使用アプリケーション MicroAVS
キーワード 燃焼
可視化手法 複数等数値面・タマネギ等数値面


円覚寺舎利殿の構造解析の可視化


円覚寺舎利殿の
鉛直・水平荷重時の変形

円覚寺舎利殿の構造解析モデルと柱の曲げモーメント分布

円覚寺舎利殿三手先斗棋の構造解析モデルと鉛直荷重時の変形
データ提供 関東学院大学 建築・環境学部 建築・環境学科
教授 高島英幸様
使用アプリケーション MicroAVS
キーワード 構造
可視化手法 変形


絶対零度における“量子”シミュレーション


絶対零度まで冷却した“量子”液体の回転シミュレーション
液体を絶対零度(-273℃)まで冷やすと、日常生活では体感できないような量子力学の不思議な世界を垣間見ることができるようになります。 その例として渦があります。絶対零度の世界ではすべての渦は決まった大きさに固定され、 それゆえにこのような液体をかき混ぜると、コーヒーをスプーンでかき混ぜたときのように大きな渦ができるのではなく、 決まった大きさの渦がたくさん入って、まるで蜂の巣のような構造を作ります。 アニメーションでは絶対零度の液体が従う方程式を解き、それをAVSで可視化しています。
GFAファイル(66,700KB)

絶対零度まで冷却した“量子”液体の回転シミュレーション、3次元版

上記アニメーションを3次元的に様々な角度から見られるようにしたものです。 渦がたくさん入ることにより、液体に小さな穴がたくさん開いてゆくのが分かります。
GFAファイル(72,777KB)


絶対零度における“量子”乱流
のシミュレーション

私たちの身の回りに身近に存在する大気や水の流れは通常、乱流と呼ばれる複雑な流れの構造を持っていて、 例えばもっとも大きなスケールではこの乱流の構造が天気や気候などを決めています。 複雑な乱流の構造にある液体を絶対零度(-273℃)まで冷却すると、 複雑な流れの構造は渦の絡み合った状態へと変化し、 乱流そのものを渦の運動として直接目で見られるようになります。 この渦は上記2つのアニメーションで見られた、大きさの決まった渦です。 本アニメーションではその渦運動を表示しています。

データ提供 大阪市立大学大学院理学研究科・教授 坪田誠様
近畿大学理工学部・講師 笠松健一様
使用アプリケーション AVS/Express
キーワード 流体、乱流、渦
可視化手法 等数値面


集積回路設計のシミュレーション

TMA社は、集積回路設計のシミュレーション・ソフトウェアのサプライヤーとして知られており、その納入実績は世界17カ国の240社にも及んでいます。TMA社では、もともとシミュレーション結果を自社開発のビューワーで、1,2次元的な手法で表示をしていましたが、AVS/Expressの使用により、3次元表示が可能となりました。
この事例は、TMA社のシミュレーション・ソフトRafaelを使って得られたSRAMの電力の伝わり方のデータを、AVS/Expressでシミュレーションしています。
データ提供 TECHNOLOGY MODELING ASSOCIATES, INC.
使用アプリケーション AVS/Express
キーワード 電力、集積回路
可視化手法 断面、アプリケーション開発


エンジンのタービン・ブレード周りの流体解析

イタリアのフィアット・アビオ社は、航空機用エンジンの開発、製造を行っている会社です。ここでは、TRAF3Dという同社とNASA等が共同開発したアプリケーションを用いて、 エンジンのタービン・ブレード周りの流体解析を行い、その圧力、温度、速度、密度などを分析しています。
同社は、そのポストプロセッサーとして、AVS/Expressを使用しています。AVS/Expressには、流線表示、等値線、パーティクル・アニメーションなど、流体解析の表示に最適な可視化手法が豊富に用意されています。また、対話的で使いやすいインターフェースを持っていて、誰でも簡単に操作が出来るので、 そのデータは複数の研究者の間で共有することが可能となっています。
この事例は、同社がAVS/Expressで開発したVISUALHYDROで、ターボ部品の解析を行ったものです。
データ提供 FIAT-AVIO
使用アプリケーション AVS/Express
可視化手法 アプリケーション開発


流体解析ポストビューワー

株式会社ソフトウェアクレイドル様製流体解析ソルバー「Stream」、「SCRYU」の 計算結果を可視化するポストプロセッサー。
データ提供 株式会社ソフトウェアクレイドル
使用アプリケーション AVS/Express
キーワード 流体、Stream、SCRYU
可視化手法 アプリケーション開発


粉体シミュレーション

2次元粒子流動解析を行った結果をAVSのアニメーション機能を用いて表現する。
データ提供 株式会社アイ・イー・エー・ジャパン
使用アプリケーション AVS/Express
キーワード 流体、粉体
可視化手法 グリフ・マーカー、ベクトル


小型はばたきロボットの翅周りの流体解析

この研究では、蝶をモデルとした小型はばたきロボットの開発を目的としています。実機をモデル化し、数値計算を用いた流体解析を行うことで、はばたきによる翅周りの流れ場を効率的に利用して飛翔できるメカニズムを解析しています。

流線(正面)
流線(正面)
流線メソッドを使用し、はばたきにおける翅周りの流れ場を正面からの視点で可視化しています。
色は流れの速さを表しています(赤:速い、青:遅い)。
流線(俯瞰)
流線(俯瞰)
流線メソッドを使用し、はばたきにおける翅周りの流れ場を斜め上からの視点で可視化しています。
色は流れの速さを表しています(赤:速い、青:遅い)。
等負圧面
等負圧面
等数値面メソッドを使用し、はばたきにおける翅周りの等負圧面を可視化しています。
また、ミラーコピーを利用して、正面だけでなく、背面の等負圧面も見えるように可視化しています。
面の色は圧力の高低(赤:高い、青:低い)を表しています。
圧力と流速分布
圧力と流速分布
任意断面のカラー面コンターメソッドとベクトル線メソッドを使用し、はばたきにおける翅周りの圧力と流速分布を可視化しています。
面の色は、圧力の高低(赤:高い、青:低い)を、ベクトル線の色は、流れの速さ(赤:速い、青:遅い)を表しています。
データ提供 千葉工業大学 菊池研究室 様
使用アプリケーション MicroAVS
キーワード 流体
可視化手法 流線・流跡線、等数値面


伝播する回折衝撃波背後の流れにおける渦形成の鳥瞰図表示

データ提供 北九州工業高等専門学校
使用アプリケーション MicroAVS
キーワード 流体、渦
可視化手法 鳥瞰図


「JSCAST」によるPHSモデル湯流れ解析データの流線表示

クオリカ(株)様の販売する鋳造方案CAEシステム「JSCAST」は、各種鋳造プロセスにおいて、溶けた金属が金型内をどの様に流れ、充填していくのかを解析するシステムです。
同社では、「JSCAST」のPHSモデルの湯流れ解析データをMicroAVSを使って可視化しました。流線を使ったアニメーションとなっています。
データ提供 クオリカ株式会社 第二事業部 PLMソリューション部
使用アプリケーション MicroAVS
キーワード 鋳造、PHSモデル
可視化手法 流線・流跡線、アニメーション


CADデータ(カメラの一部)の表示

使用アプリケーション MicroAVS


エコアイスの中身を見る:氷蓄熱用カプセル充填層内の局所熱流速分布計測

医療用MRI<磁気共鳴画像>を工業的アプリケーションに利用し、エコアイスの中身を見ることを試みた。
まず1つのカプセルについて、その表面の熱流速を計測し、等数値ボリュームで表示。 次に多数のカプセル充填層について同様の操作を行った。
データ提供 慶應義塾大学 理工学部機械工学科 専任講師 小川邦康 様
使用アプリケーション MicroAVS
キーワード 流体、蓄熱
可視化手法 等数値ボリューム


相変化を伴う気液界面の流動と成長

この計算は相変化を伴う気液界面の流動と成長をレベルセット法で解いたものです。計算は直交格子系の軸対称2次元で 行っています。球状に広がる気泡の1/4だけを表示しています。

中心付近の青色の部分はヘリウムガスで、ガス温度は飽和温度である 4.2[K] です。外側の赤色の部分は液体ヘリウムで、液温度は 4.7[K] にしています。つまり、液体ヘリウムは飽和温度以上に過熱されています。初期の気泡径は 20μmで、界面において温度は 4.2[K] から 4.7[K] にステップ状に変化しています。

この状態から計算を進めると、気液界面において蒸発が起こり、気泡がどんどん成長していきます。気泡の中では対流は生じませんが、ヘリウムの気液密度比は気相:液相=1:8ですので気泡が成長すると膨張して周囲の液体ヘリウムを外部へ押しのけていきます。したがって、液体ヘリウムの部分では気泡中心から放射状に拡大する方向へ対流が生じています。

黒色の線コンターを1本だけ表示していますが、これが気液の界面です。FLDファイルの中では level-1 が相当します。level-1 の値がゼロを表示させると界面になります。

カラーコンターは温度を表しています。 FLDファイルの中では temperature が相当します。初期条件では温度がステップ状に変化していますが、時間が経過するに連れて熱伝導により温度が拡散して、ある分布幅をもって変化するようになります。

データ提供 神戸製鋼所 技術開発本部 機械研究所 流熱技術研究室 織田剛 様
使用アプリケーション MicroAVS
キーワード 流体、界面
可視化手法 ベクトル、アニメーション