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熱流体解析

CFD シミュレーションを使用した次世代電動パワートレインの設計

2021年4月

電動機を構成する全部品が個々にあるいは連携してどのように動作するか、そして数値流体力学 (CFD) を使用してどのように最適化するかを理解し予測することは、堅牢な製品を設計するうえで重要です。バッテリーから電動機、外部空力に至るまで、充電速度、航続距離、製品性能、コストなどを改善するためにはシミュレーションが鍵となります。

熱効率を高速に解析できるROMから3D形状の電気化学による電池解析までカバーするCFDシミュレーションは、充電速度および温度管理を改善します。効率性を向上するため、自然空冷から油噴霧に至るまでの各種冷却手法を強力かつ小型なモーター上で解析できます。形状最適化による抵抗の削減と最先端の乱流モデルにより、航続距離を伸ばし最適な製品性能を確保します。
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目次

  • バッテリー
    • 事例 : バッテリーシミュレーションによりVolkswagenがパイクスピーク・インターナショナル・ヒルクライムで最高記録を達成
  • 燃料電池
    • 事例 : 耐久性と効率性に優れたPEM電解槽による燃料電池の電力供給
    • 電動機
    • 事例 : 完全電動航空機のための電動機最適化
  • 外部空力
    • 事例 : Ferrari Competizioni GT社がFluentを使用して空気力学性能を向上
  • Ansysの優位性でお客様を成功に導く
  • 経験豊富なAnsysの専門家チームが完全電動化における課題の解決をサポート
  • 高精度シミュレーションにより電気自動車の性能改善をサポート

バッテリーシミュレーション

電気自動車の性能は、再充電可能なエネルギー貯蔵システムによって決まります。流体力学、伝熱、電気、電気化学および構造など複数の物理特性が相互に作用して、バッテリー性能が決定します。Ansysは、複数の物理領域を同時に検討し、詳細なマルチスケール設計を組み込む完全なリチウムイオンバッテリーシミュレーションソリューションを提供して、高精度な性能予測を可能にしています。Volkswagen Motorsport社のエンジニアはAnsysのバッテリーシミュレーションソリューションを用いて、車両および部品の開発を加速化しました。

耐久性と効率性に優れたPEM電解槽

陽イオン交換膜 (PEM) 燃料電池は、定置型および携帯型の発電用途だけでなく、自動車の主な電力源になる可能性も秘めています。より少ない放出量やより狭い温度範囲などの燃料電池の特徴は、電動化において有利に働きます。燃料電池は水素を電解槽から取得します。CNH2社はFluentを使用することで、水がセルに入りチャネルを通って分散される際の水の流れを予測できました。

完全電動航空機のための電動機最適化

重量を削減しつつも、飛行に必要な十分な機械的強度、熱制御およびモーター性能を持つ完全電動航空機を製作することは、非常に難しい課題です。magniX社のエンジニアは、飛行中にトルク、構造荷重および伝熱荷重の制御が十分に可能な堅固な軽量設計になるよう、電動機のシミュレーションを実行しました。magniX社はAnsysシミュレーションソリューションの活用により、電動機が十分に冷却され、十分な電力を持った状態で、プロペラを直接駆動しながら、意図された距離を航行させることに成功しました。
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