G：流体解析
AG-018小型軸流ファンの最適設計（続編）
小型軸流ファンの流体および構造解析を考慮した最適化事例で、事例番号「G-005」の続編となります。具体的にはSCRYU/Tetraによる流体解析の結果データを、別のシミュレーションツールの構造解析で境界条件に利用し、流体/構造解析を考慮した最適化をご紹介します。
G-012MPS粒子法流体解析による濾過装置の形状最適化
粒子法CFDソフトウェアParticleworks®とOptimusを用いて濾過装置の形状最適化を行いました。目的としては濾過に使用するフィルターの有効面積を最大化することです。そのために濾過装置内の流れをコントロールするコーンと呼ばれる部品の形状最適化を実施しました。部品の形状変更により、流体領域が変化しますが粒子法を採用することで流体領域のメッシュ生成が不要となり、単に形状の差し替えのみで効率的な最適化計算を実施することが可能となりました。（日本機械学会第12回最適化シンポジウム（2016）発表事例）
GPR-011電子機器モデルの電界強度と温度の多目的最適化
電子機器モデルについて、電界強度、温度を低減する最適化を行いました。電界強度はANSYS HFSS、温度はANSYS Icepakで解析を行い、実験計画法を実施したところ、影響の強い設計変数が明らかになりました。さらに多目的最適化では温度とノイズのパレート最適解を得ることができました。
G-010OpenFOAMを用いた車両の追い越しシミュレーションの自動化
モータースポーツでは、前車を追い越す際、前車に接近しスリップストリームに入ることにより、空気抵抗（ドラッグ）を減らしてスピードを上げ、追い越す方法が採用されています。本事例では、ドラッグが最小となる最適な追い越しルートを検討するためのエアロマップ（追い越し車両の平面位置空間において、追い越し車両が受けるドラッグの応答曲面モデル）を作成しました。
G-009タービン翼の空力と静・動解析に跨る複合領域最適化
SNECMA社における複合領域最適化の事例です。航空機用エンジンで使用されるタービン翼の形状パラメータを変更し、空力と静・動解析に跨る大規模複合領域最適化を実施しました。その結果、燃費とCO2排出量を15％削減することができました。
G-008航空機の複合領域最適化
AIRBUS社による複合領域最適化の事例です。複数の荷重条件における、垂直尾翼の形状や飛行条件をパラメータした空力的圧力の分布や空力係数の最適化を紹介しています。
G-007エンジン開発における冷却剤流の最適化
Volkswagen社での、エンジン開発における冷却剤流の最適化事例です。ウォータージャケットのヘッドギャスケットの16ヶ所の穴の形状をパラメータとし、9カ所の流速の最大化と圧力損失の最小化を目的関数とし多目的最適化を行います。流速と圧力損失のトレードオフの関係を確認し、パレート最適解を算出しました。
G-006Optimus-Ansys Icepak連携によるエンジンコントロールユニットの最適設計事例の紹介
自動車のエレクトロニクス化が進み、高性能化、小型化などの要求も高まり、車載ECUが過酷な環境で利用されることも珍しくありません。本事例では電子機器熱流体解析ツールANSYS Icepakにより、熱設計を行ない、さらに最適設計支援ツールOptimusを連携させたエンジンコントロールユニットの最適設計事例をご紹介します。
G-005小型軸流ファンの最適設計
小型軸流ファンにおいて翼形状はファン性能を左右する大きな要因です。この事例ではCATIA V5による形状変更とSCRYU/Tetraによる流体解析をOptimusのダイレクトインタフェースにより自動化し、流量係数に対して寄与の大きい形状パラメータを把握し、流量係数が最大となる最適化を実施しています。
G-004モバイルPC内のCPU冷却性能の最適化
モバイルPCの開発において重要な課題となっているCPUの冷却には、内部の空気量や熱を制御するヒートシンクの配置やファンスピードが大きく影響しています。 本事例では、 ファンのトルクを制約とし、モバイルPCから排出される空気流量を最大化させる最適なヒートシンクの配置とファンのスピードを算出しています。結果、空気流量を30%増加させる最適解を算出しました。
G-003混合タンクの最適化
FluentによるCFD解析の流れを自動化し、混合タンク内の流れの沈殿を最小とする3つの回転羽根の最適な垂直位置を算出した事例です。 タンクの設計においては、壁面のせん断応力の低い領域の流体の沈殿が問題となりますが、タンク内のトルクを制約とした最適化計算の結果、この領域を21%減少させる最適な回転羽根位置を算出しました。
G-002軸流タービンノズル形状の最適化
Ansys CFXを利用した軸流タービン翼の最適化事例です。形状作成ツールBladeGen、メッシュ作成ツールCFX-TurboGrid、解析ソルバーCFXを連携させ、より高性能なタービン形状を決定しています。翼形状を設計パラメータとして、評価する出力値は圧縮効率と流出角度偏差になります。トレードオフ関係が見られる出力値同士に対し、多目的最適化を行なっています。また応答曲面モデルも活用して計算時間が必要となる流体解析においても計算コスト削減を実現しています。
G-001実用性を考慮したロバスト性・信頼性手法を用いた最適化
ロバスト・信頼性設計に必要な各種手法の特徴の説明と実行例も含めた充実した内容の事例です。ANSYS Icepakを用いた熱流体解析によりノートパソコンモデルの内の解析を行いました。放熱フィン形状のバラツキに対しても筐体内温度が制約条件を満たすように最適設計を行ないました。計算回数を多く必要とするモンテカルロ法以外のロバスト・信頼性の手法を搭載したOptimusだからこそ実現できた事例です。(第8回最適化シンポジウム2008発表事例）
GT-013自動化が困難なCAEの最適化
CAEを用いた最適化計算を実施するには、解析処理の自動化が必須となります。従来バッチ処理やAPIといった技術による自動化が一般的ですが、これらの仕組みを持たないCAEツールでは、一般的に最適化計算が困難でした。このような課題に対する解決策の1つが、近年注目されているRPA(Robotic Process Automation)の活用です。RPAはユーザーの操作履歴を記録し、所望の処理を自動化できるため、バッチ処理やAPIの仕組みを持たないCAEツールも自動化が可能です。本事例では、ANSYS Discovery Liveによるスタティックミキサーの流体解析をRPAツールで自動化し、Optimusで多目的最適化する事例を紹介しています。