Cradle

 
  1. TOP
  2. 製品情報
  3. scFLOW / scFAST

scFLOW / scFAST

scFLOW thumnail

概要

洗練されたメッシュ作成機能・高速演算・総合的な使い易さが特長のSCRYU/Tetraがさらに進化し、scFLOWとして生まれ変わりました。scFLOWは従来比3倍(最大)の計算スピードと安定性を持つ新ソルバー、初心者でも複雑なモデル構築と高品質なメッシュ作成が可能な新プリプロセッサーを搭載しています。scFLOWは次世代ソフトウェアとして、進化し続けます。scFAST は GPU ネイティブの CFD ソルバーであり、特に大規模モデルを扱う際に、HPC の CPU ベースプラットフォームと比較して大幅な速度向上を実現します。

主な機能

プリ操作の簡素化

プリ操作の簡素化

FLOW-FAST

CADデータから解析用メッシュデータを作成するまでに必要な操作が従来よりも大幅に簡素化されています。「アセンブリ情報の維持」や「部品への条件設定」により、普段のCADオペレーションとの違和感が少なく、ユーザーの操作時の負担が軽減されています。

CADデータの修正

FLOW-FAST

計算に利用するCADデータに不具合がある場合、プリプロセッサでその修正が可能です。 また、CADで設定された部品名や色情報をもとに境界条件の設定を行うことができます。 モデルに足りない領域などがある場合には、直方体や円柱といった形状を後から付加することも可能です。

ポリヘドラルメッシャー

ポリヘドラルメッシャー

FLOW-FAST

ポリヘドラル要素を使うことで、要素中心型ソルバーの安定性と計算精度が向上します。scFLOWpreでは目標要素数に従った要素の作成や流れの変化が激しくなるような壁面付近の要素を自動で細かくすることができます。また、各部品や領域ごとに粗密の指定もできる自動メッシャーです。

ボクセルフィッテイングメッシャー

ボクセルフィッティングメッシャー

FLOW-FAST

ボクセルフィッティングメッシャーは、ボクセルベースのメッシュを自動的に生成するCradle CFDの革新的な機能です。複雑な形状に適応し、計算精度を向上させる高品質のメッシュを提供します。この自動化されたプロセスにより、ユーザーの作業負荷が軽減され、効率的なメッシュ生成が可能になります。

解適合解析

FLOW

定常解析時に流れや圧力の変化が大きいところに自動的にメッシュを追加していく機能です。ソルバーの計算結果からプリプロセッサが自動起動し、再メッシュを行います。最初は粗いメッシュから始め、目標要素数の入力を行うことで、その計算に最適なメッシュを自動作成します。複雑な形状をした管内流れなどに利用することができます。

動的解適合解析

動的解適合解析

FLOW

動的解適合解析とは、非定常解析実行中に動的なメッシュの分割と結合を可能にするものです。各サイクルでの重みに基づいてメッシュ解像度を調整することで、精度の高いシミュレーションが可能になります。この機能は、自由表面や渦の追跡に非常に役立ち、複雑な流体現象を正確に捉えることができます。

計算安定化処理

計算安定化処理

FLOW

非常に品質が悪い要素が存在するメッシュデータであっても、計算の発散を回避する処理を自動的に行うことで、計算を安定化させることができます。これによりソルバーのロバスト性が従来よりも向上しています。

不連続接合

FLOW

ファンやタービンなどの回転移動、自動車や列車などの車体走行時のすれ違い(平行移動)といった物体の移動を伴う熱流れの計算が可能です。また、ディスクブレーキに見られるローターとパッドの接触摩擦による部分的な発熱を考慮した解析にも取り組むことができます。さらに、ピストンポンプなどの回転移動と平行移動を併用した解析も可能です。

重合格子

FLOW

複数の計算格子(静止領域と移動領域)を重ね合わせることで、伸縮や回転移動では不可能だった領域の自由な移動設定が可能です。また物体の接触や複数の移動領域の重ね合わせなどにも対応しています。エンジンポートのバルブ開閉や、歯車同士が噛み合うギアポンプの解析などに利用できます。

6自由度運動(6DOF)

FLOW

流体力を受ける剛体が受動的に移動・回転をするときの現象を捉えるときに有効な機能です。ばねの弾性(1次元並進運動)を考慮したボールバルブの解析や、6自由度剛体運動(3次元並進運動+3次元回転運動)を考慮した紙飛行機の解析などに取り組むことができます。その他にも、逆流防止弁、風力発電機や波力発電の羽車などの解析に応用されています。

自由表面(非定常)

FLOW

気体と液体の界面形状を計算します。VOF法による自由表面解析では表面張力や接触角の影響を考慮した解析を行うことができ、移動境界機能や重合格子、粒子追跡などとの併用も可能です。

キャビテーション

FLOW

水中で高速回転するプロペラなど、液体の圧力が小さくなるところで生じるキャビテーション(気化現象)を計算することができます。キャビテーションの発生は圧力値をもとにしたキャビテーションモデルを適用して予測します。また、エロージョンなど、キャビテーションに起因する問題にも対応しています。

粒子追跡

FLOW

粒子特性(粒径・密度・沈降速度)に応じた挙動および、粒子と流体との作用反作用を考慮した解析ができます。質量粒子では重力による沈降や慣性力、荷電粒子では電界力による移動、粒子から壁面付着時の液化、粒子の蒸発、それに伴う潜熱の考慮、液体内での気泡としての利用などさまざまな応用が可能です。

DEM

離散化要素法(DEM)

FLOW

scFLOWのDEM機能は、粒子の動きと流体の相互作用をシミュレー
トし、衝突と摩擦を正確にモデル化します。業界全体のプロセス
最適化を強化し、高精度の統合CFD解析環境を提供します。

沸騰・凝縮

沸騰・凝縮

FLOW

自由表面解析(VOF法)では、沸騰・凝縮といった気体-液体間の相変化を考慮した解析を行うことができます。相変化を考慮することで単純な熱伝導だけでなく潜熱による熱移動も考慮できます。例えば、液体から気体になることで周りから熱を奪っていくヒートパイプのような相変化を伴う熱交換器内部の解析などに利用できます。

分散混相流

FLOW

自由表面解析では計算することが難しい、多数の気泡・液滴・粒子(分散相)を含む流れを取り扱うことができます。分散相を流体(連続相)と見なして各相ごとに基礎方程式を解くことで、各相の体積率分布や速度分布を予測できる多流体モデルです。バブルジェットや曝気槽などの解析に利用できます。

湿度結露

FLOW

表面の温度と空気の水蒸気量の関係から物体表面の結露量を求めることができます。定常解析では単位時間あたりの結露発生量、非定常解析では累積結露量などを出力できます。また、結露面からの蒸発も同時に計算が可能なため、自動車フロントガラスの霜取り(デフロスタ)などに利用できます。

液膜モデル

FLOW

粒子追跡機能の拡張機能で、液体が壁面に到達したときに液膜(壁面上の水分)に変化させる機能です。壁面で液膜になったものは、重力と気相の流れの影響を受けて壁面上を移動し、あるところでは溜まっていきます。計算結果は液膜の厚さとして出力されます。

人体熱モデル(JOS)

FLOW

人体熱モデルと流体解析を組み合わせることで、ある温熱環境下に置かれた人体の体温と周囲環境の温度変化や湿度変化を解析する機能です。温度や流速など人体の周囲環境に加えて年齢、着衣量、および血流による熱の輸送など、人体の生理現象を考慮した解析ができます。

*人体熱モデルは、早稲田大学 田辺研究室等により開発されたJOS、およびJOS-2を採用しています。

バッテリー

バッテリー熱管理・安全性

FLOW

熱管理:等価回路モデルは高速で正確な熱計算を提供し、P2Dモデルはセル内のリチウムイオン輸送に基づく現象を表現します。

安全性:半経験則熱暴走モデルは、ARC実験データに基づく高速で正確な熱暴走モデルです。反応速度論に基づく熱暴走モデルでは、反応速度方程式の計算により熱暴走を表現します。

LES

FLOW-FAST

乱流を構成する渦のうち、格子サイズより小さな渦はモデル化し、それより大きな渦は直接的に計算する方法です。計算負荷は大きくなりますが、より実際に近い解析が可能です。特に時間変動の影響が大きく、細かい渦まで捉える必要のある騒音解析などに良く利用されます。また計算負荷が小さい乱流モデル(RANS)とのハイブリッドモデルも利用できます。

輻射

FLOW

物体間の温度差および輻射率の設定により、赤外線などの輻射による熱移動を考慮できます。計算方法として、VF(形態係数)法とフラックス法が選択できます。輻射の波長依存、透過・吸収・屈折・拡散・反射も考慮することができます。フラックス法では、指向性も考慮できます。

圧縮性流体

FLOW-FAST

超音速流れや体積の膨張・収縮が大きい現象など、非圧縮性流体として扱えない問題に対応します。圧縮性流体の扱いは圧力ベースの計算手法の他に、高マッハ数でも安定して計算することができる密度べースの計算手法も用意されています。

極超音速ソルバー

極超音速ソルバー

FLOW

scFLOWのHypersonic Solverは、高度な物理特性を必要とする高速流れのために密度ベースソルバーを拡張したソルバーです。非平衡熱力学と空気中の化学反応をサポートし、マッハ5以上の極超音速領域での正確な予測を可能にします。このソルバーは、理想気体を超えた高温・高速の現象をモデル化し、高いマッハ数でもロバストで正確な解析を実現します。

流体音解析

FLOW-FAST

風切り音のような流体の圧力振動により発生する音のほか、共鳴によって発生する音などを予測することができます。LESを併用し精度の高い計算が可能です。流体音の計算結果は、FFT(高速フーリエ変換)による周波数分析も可能です。

FSI:流体構造連成解析

FLOW

構造解析ソフトウェアとの双方向の流体構造連成(FSI: Fluid Structure Interaction)ができます。剛体だけでなく弾性体も取り扱うことができるため、流体力を受けて物体が変形し、またその変形によって流れが変わる様な解析が可能です。

マッピング

FLOW

着目部分は一部でありながら、周辺の広い範囲の影響を受ける場合、着目部分のみの解析に、周辺の解析結果を境界条件として利用し、計算負荷を抑えることができます。例えば、車両の空力解析のようなものに利用できます。

ファン(回転翼)モデル

FLOW

ファンやプロペラなどの実形状を使わずに、特性値を入力するだけで回転翼の平均的な流れ場を、再現することができます。「無次元旋回力係数モデル」、「簡易プロペラモデル」、「簡易ローターモデル」などが用意されており、軸流型の風車・水車を使った解析などに利用できます。

VBインターフェースによる操作ログ

VBインターフェースによる操作ログ

FLOW-FAST

プリで行った操作をVBインターフェースを利用したログファイルとして保存できます。自動化システムを構築する際に、ユーザー自身がVBインターフェースによるスクリプトを一から作成する必要がなく、操作が保存されたファイルを元に短期間でシステム構築が可能です。

GT-SUITEとの連成

FLOW

GT-SUITEとの連成が可能です。吸排気系の全体流れをGT-SUITEで計算し、各部の細かい流れをscFLOWまたはSCRYU/Tetraで補間することで系全体の計算精度を向上できます。 

*GT-SUITEは、Gamma Technologyより提供されるエンジン吸排気システム1次元熱流体解析ソフトウェアです。

スクリプト機能

スクリプト機能

FLOW

時間や座標に依存する物性データや境界条件など複雑な設定を行う場合、従来はユーザー関数をC言語で作成してコンパイルする作業が必要でした。スクリプト機能では、JavaScriptに基づく関数をプリプロセッサ内で記述するだけでよく、コンパイル作業は必要ありません。

SmartBlades

SmartBlades®

FLOW

ファン形状(CADデータ)作成~流れ計算~結果処理の一連作業を自動的に行うことができます。ファン形状は数値パラメータ(羽枚数、径、レーキ角、スキュー角など)を指定するだけで、簡便に作成が可能です。

ターボ機械向け機能

FLOW

ターボ機械のインペラとベーンなどの周期的なモデルから1ピッチ形状だけを抜き出して解析モデルにすることができます。また1ピッチの結果を子午面表示で確認できます。2つの領域のピッチが異なる場合でも対応可能です。1ピッチモデルにすることで、計算負荷の軽減が期待できます。

scFLOWを使用した活用事例

パナソニック エコシステムズ株式会社 様

パナソニック エコシステムズ株式会社 様

良質な室内空気環境を追求するための解析イノベーション パナソニック エコシステムズ株式会社は、長年、...

新潟県工業技術総合研究所 CAE研究室 様

新潟県工業技術総合研究所 CAE研究室 様

写真左から専門研究員 片山 聡氏/主任研究員 本田 崇氏/主任研究員 村木 智彦氏/専門研究員 須貝...

ヤマハ発動機株式会社様

ヤマハ発動機株式会社様

写真1 2018年 MotoGPマシン「YZR-M1」とライダー/マーベリック・ビニャーレス(左)、...

ブーストヒート 様

ブーストヒート 様

ボイラー開発にscFLOWを用い世界最高水準の省エネ化を実現 従来、住宅用暖冷房システムの開発現場で...

scFLOW®(プリプロセッサー)の開発背景

scFLOW®(プリプロセッサー)の開発背景

株式会社ソフトウェアクレイドル 開発部 水野 高志scFLOW®(プリプロセッサー)の開発背景 設立...

scFLOW®(ソルバー)の開発背景

scFLOW®(ソルバー)の開発背景

株式会社ソフトウェアクレイドル 開発部 入江 智洋scFLOW®(ソルバー)の開発背景 設立30年以...