Simulation

スルーフローの結果を活用した流量変化に対する水力挙動の理解 課題 遠心ポンプ、ファン、水車などの水力ターボ機械の設計には、さまざまな入力変数のバランスをとることが必要です。設計者は、流量、回転速度、インペラの形状、羽根の数、比エネルギー（または揚程）などの運転条件を定義しなければなりません。特に、キャビテーションや設計条件外での性能低下を回避しながら、油圧効率、消費電力、またはトルクを最適化しようとする場合、この複雑な設計空間に圧倒されることがあります。 一定の揚程や出力の達成など、確立された目標があっても、選択された設計パラメータの組み合わせが最適であるかどうかを判断することは、必ずしも容易ではありません。設計者は多くの場合、経験や経験的な公式を頼りにしますが、これらは有用ではあっても全体像を把握できない場合があります。このような不確実性により、最適なコンフィギュレーションが得られず、性能が低下したり、大規模な再設計が必要になったりすることがあります。エンジニアリングソリューション 効率的なターボ機械の設計には、特に開発の初期段階において、高速かつ信頼性の高いツールが必要です。ANSYS Workbench に含まれる Vista TF（スルーフロー）は，遠心ポンプ，ラジアルコンプレッサ，タービンに見られるようなラジアルブレード列を準 1 次元アプローチで評価するために設計された流線曲率ソルバーです． スルーフローは、3D CFD のような完全な詳細を提供するものではありませんが、インペラの形状や動作点に関するパラメトリックな研究を迅速に行うことができます。簡素化されていながら物理的な情報に基づいたモデリングにより、エンジニアは幅広い構成を迅速に評価することができ、揚程、トルク、効率（段数および等エントロピーの両方）といった重要な性能指標に関するフィードバックを即座に得ることができます。 複雑な設計空間をナビゲートするという課題に対処するため、Throughflow は 1 次元流量計算に基づいて性能傾向を評価する効率的な方法を提供します。マスフロー率やブレード形状などのパラメータを変化させることで、設計者は、これらの入力が水力挙動にどのような影響を与えるかを把握することができます。このため、Throughflowは初期段階でのスクリーニングや反復的な改良に最適なツールであり、エンジニアは高価な3D CFDの労力を最も有望な候補のみに集中させることができます。方法 このセットアッププロセスは，ANSYS Workbench 環境で，基本的な遠心ポンプのサイジングに使用する Vista CPD モジュールをドラッグアンドドロップすることで開始します．最初のステップでは，流量，揚程， 回転速度，流体特性などの入力を含む必要な設計ポ イントを入力します．これらの条件に基づいて、Vista CPDは予備インペラ形状を生成し、主要な性能パラメータを推定します。Vista CPD のユニークな特徴は、以下のものを生成することです。 効率曲線 の関数として 比速度 (Ωs）と 比直径比 (Q/N）。これらの無次元パラメータは、インペラの性能特性を一般化したものである：Ωs（比速度）:これは流量(Q)、回転速度(w)、ヘッド(H).ポンプ設計において、インペラの種類を分類し、流路の形状や性能を予測するために一般的に使用される。式中、g は重力加速度である。 Q/N（流量係数）:流量と回転速度の比を表し、さまざまな流況に対応する性能曲線ファミリーを構築するために使用される。ここでNは回転速度（rev/s）、Dはインペラ直径。Vista CPDではQ/Nとして表示される。したがって、Vista CPDでは、流量係数や比速度などの無次元係数に基づく理論効率マップを提供しています。一般的な指針としては有用ですが、これらのマップは経験的な傾向に依存しており、特定の形状に縛られるものではありません。実際のインペラ設計をより正確に評価するために、スルーフローは実際のブレード形状と入力条件に基づいた準1次元解析を提供します。これにより、揚程や効率などの性能指標を、流量範囲にわたって、より信頼性の高い形で評価することができます。 結果 プロセスの最初のステップでは、下図に示すように、Vista CPD 内で初期設計入力を定義します。これらの入力には、運転条件、特に質量流量、およびインペラの主な幾何学的特徴が含まれます。主なパラメータには、ハブとシュラウドの輪郭、前縁と後縁の形状と位置、ブレード数、およびインペラのベースライン設計に重要なその他の寸法が含まれます。この構成は、1つの設計点を定義し、その後の性能評価の開始形状として使用される。その後、設計は新しいThroughflowモジュールに転送され、そこでソルバーが自動的に実行され、数分以内に完了します。計算が終了すると、ユーザーは結果セルにアクセスして主要な性能出力を視覚化することができます。この段階で等高線プロットが利用できるようになり、速度、圧力、ブレード負荷などの変数だけでなく、インペラチャンネルを通る流れの挙動についての洞察も得られます。圧力の等高線は、ハイライトされた領域を除いて、緩やかな分布を示唆していることに注意。さらに、子午面速度（Cm）は、前縁付近、特にハブの近くで顕著な増加を示している。これは、入口形状または回転速度が、流れを早期に収縮・加速させている可能性を示唆している。このようなパターンは、流入流の不均一な分布を示す。 このような挙動は必ずしも問題ではありませんが、フル3Dシミュレーションにおいて、流れの不均衡が最終的に非効率や流れの剥離につながる可能性のあるインペラの重要な領域を浮き彫りにします。スルーフローを使用してこの領域を早期に特定することで、インレット形状を改良し、さらなるパラメトリック解析を導くための貴重な知見が得られます。したがって、質量流量を入力パラメータとし、異なる効率を出口パラメータとするパラメトリック解析も可能です。エタップSS.ステージのポリトロピック効率（静的-静的）。入口と出口の静圧とエンタルピーを使用して、ステージの熱力学的効率を評価する。 エタップts.段階ポリトロピック効率（全静圧）。入口の全圧と出口の静圧を考慮。入口の運動エネルギーが大きい場合に有効。 エタップTT.段階ポリトロピック効率（トータル-トータル）。入口と出口の両方の合計圧力を使用して効率を評価し、運動エネルギーと位置エネルギーの効果を捕捉。 エタスSS.段階の等エントロピーの効率（静的-静的）。静的条件を用いて、実際のエンタルピー変化を理想的な等エントロピーの変化と比較する。 エタス・ツ.段階等エントロピー効率（全静的）。入口での全条件と出口での静的条件を使用。実用的なシステムでの実際の損失を見積もるのに適している。 etas tt.ステージ等方効率（トータル-トータル）。入口と出口の全状態間で理想的な等エントロピーのプロセスを仮定した場合の総合的な性能を測定する。ウォークスルービデオでは、モデルのセットアップ方法と、初期段階のポンプ設計を加速し、重要な性能傾向を明らかにする結果の確認方法をご覧いただけます。https://www.youtube.com/watch?v=rPPMmIkPFMYアンシス・ソリューションのメリット CFD モデリングは、ANSYS の高度なソリューションによって、水力構造の最適化と評価にその可能性を発揮します。前処理では、Ansys SpaceClaim...

これは素晴らしいシミュレーションですが、限界は固定されていません。このCFD可視化から情報を引き出すには、変化するカラーマップの限界と変化する画像の両方を同時に追う必要があります。上限も固定されていれば、もっと簡単ではないでしょうか？このリム冷却を見ることもできるだろう。しかし、色については後ほど。そうかもしれない。 自然は塩をもたらさない.あなたのCFDはそうだ。 CFDメッシュのすべてのセルは、時間ステップごとにスカラーごとに1つの値しか持つことができません。それが離散化の本質です。自然界はそうではありません。自然界では、圧力が高い有限体積は存在せず、次の有限体積では一定の低い圧力が存在します。それでも、あなたのCFDの可視化はそれを示している。スムースブレンドを紹介しよう。しかし、それは私のCFDの結果ではありません。また、これはあなたのCFDの結果よりもおそらく現実に近いと主張することもできます。 あなたはグリーンサイドのパワーを知らない！ 離散的なステップについて話すと、あなたのカラーマップにも離散的なステップがある。そして、あなたがプレッシャーの限界にバランスをもたらしたように、なぜニュートラルグラウンドを強調しないのですか？ 2だから5しかし、32の色レベルが常に正しい選択であるとは限りません。真のニュートラルがあれば、それを目立たせてください！カラーレベルの数を奇数に変更するということは、CFDの可視化においてグラウンドゼロに1つの明確な色を使用することを意味します。あなたの目はあなたを欺くことができます。信用してはいけない。 次に、その緑を取り除きたい。これがスクリーンから直接あなたの顔に向かって蹴っていることにもうお気づきですか？新しい標準の「明るい」色は、より平和的で緑が少ないかもしれませんが、素晴らしいですか？また、あなたのデバイスは、それらを本来の意味でリアルに表示していますか？あなたのディスプレイはDCI-P3カラーキャリブレーションされ、some-brand-RGB-spectrumの99％をカバーできますか？ モニターは100％の赤、100％の緑、100％の青を表示するかもしれません。正常な」色覚（これが何であるかは知らないが...）を持つ人でさえ、スクリーンが表示できる1600万色のうち1000万色以上を見ることはできない。そして、これはあくまでも視認性の話であって、知覚の話ですらない。そこで、より人間的な、一様に知覚されるカラーマップを紹介しよう。これは知覚的にうまくいくかもしれません。しかし、あなたは改善することができます。それとも、このCFDビジュアライゼーションがお好きですか？ 実際には何色が必要ですか？ 1色。あるいは2色。 いいえ、冗談ではありません。しかし、値が変化する単一のスカラーには、彩度や明度が変化する色が1つだけ必要です。しかし、真ん中にニュートラルグラウンドを持つスケールを持つあなたは、2色を使いたいのです。コールド-ニュートラル-ウォームといった具合だ（31のカラーレベルに注意）。赤は "ネガティブ "であると同時に "ウォーム"＝高温としても理解できるので、ここでは少し複雑になる。このカラーマップは反転させるべきだと思うがどうか？ あるいは、あなたの会社のブランディングから2色を取ってきて、ニュートラルな地面の周りの違いにもう少し焦点を当てる。シミュレーションのためのコンテキスト。 あなたのシミュレーションを説明しなければならないなら、あなたは注意を失っています。 あなたのシミュレーションが列車に関するものなら、列車を見せなさい。 それが何についてのものなのか、そしてその先に何があるのかを示しなさい！でも労力が......」という声が聞こえてきそうですが、今までのシミュレーションはどれほどの労力でしたか？しかし、いずれにせよ、あなたは正しい。それは努力です。しかし、労力がかかるからといって後処理をスキップするのは、最後の1キロが労力だからといってマラソンを中止するようなものだ。そして、それはすぐに楽になる。 レイって誰？ アップデート2506は、Simcenter STAR-CCM+に新しいハイパードライブを搭載しました：レイトレーシングご質問の前に：これはOmniverseではありません。Unityではありません。Unrealではありません。 私たちはこれをStudio Sceneと呼び、Update 2506以降、Simcenter STAR-CCM+に組み込まれています。より高速でリアルなビジュアライゼーションのためにレイトレーシングを使用しています。非常にインタラクティブなので、変更を適用するのに待つ必要がありません。 あなたのハードウェア不足が気になります。 この新機能の力を使うには何が必要ですか？レイトレーシングは、GPU上のレイトレーシング・コア（"RT"）によって実行されます。これらの数値は、いくつかのサイト、メーカーのサイト、または以下のようなサードパーティで見つけることができます。 techpowerup.com.さらに、最低4GBのVRAMから、いくつかのGPUメモリが必要です。新しいハードウェアに関しては特別なことはなく、200ドル以下から。 で、どんな感じ？ あなたにとっても私にとっても、最大の変化は使用中のインタラクティブ性でしょう。シーンをナビゲートして変更したり、ディスプレイやマテリアル、パーツの見え方、スカラーなどをカスタマイズしたり...。完成したCFDビジュアライゼーションがリアルタイムで表示されることを期待してはいけない。しかし、私のRTX 3070でも、ラグなしでフル列車モデルを動かすことができます。確かに、ナビゲート中は、瞬時にすべての反射があるわけではない。確かに、照明には時間がかかる。しかし、これはほんの始まりに過ぎない。そして、RTX 3070は決して2025年の最新最高峰ではない。 CFDビジュアライゼーションの品質は、もはや複数のパラメータで調整するものではなく、非常に低いものから非常に高いものまで5つのオプションがあります。また、基本的にはレイトレーシングの実行時間「だけ」です。 光があるところには必ず反射があります。 レイトレーシングはツールに過ぎない。それをリアルに見せるには、もう少しアイデアが必要です。例えば、反射面は、反射するものがあるとよりよく見えます！ ミキシング・タンク・アセンブリの "コピー "をカメラの後ろに追加してください。どうやって？簡単な変形を使います！(ランタイムとリソースに関するメモ：このCFDビジュアライゼーションは、RTX3070上で4Kでレンダリングされ、終了するのに1フレームあたり約20秒かかりました) 全体を語る 最後のヒント：余計なことをする。幾何学的な全体像を付け加えましょう。トピックに視覚的なエレベーターピッチを与える。脚本、いくつかのジオメトリのクリッピング、カメラの動きで遊んでください。あなた自身のシミュレーションで自分自身を感動させる機会を与えましょう！これは私の同僚による作品です。シミュレーション自体はトンネルを必要としなかった。乗客は必要ない。 しかし、あなたのプライドは必要です。同僚の羨望。顧客の喜び。ディレクターの驚き。CEOの慈悲。Simcenter STAR-CCM+ 2506は2025年7月初旬にリリースされます。ソースリンク

電池モジュールの熱設計の課題 使用サイクルを考慮した電池モジュールの設計には、いくつかのユニークな熱工学的課題があります。ドライブサイクルのような使用サイクルでは、負荷、速度、環境条件が変化するため、バッテリには動的ストレス下で安定した性能を発揮することが求められます。変動する電流はセルを劣化させる熱を発生させるため、熱挙動を管理することは非常に重要です。設計者は、サイズ、重量、コストの制約のバランスをとりながら、最適なエネルギー密度、出力、安全性を確保しなければなりません。さらに、性能と寿命に影響する不均衡を避けるために、セルを慎重にマッチングさせなければならない。実際のサイクルの下で長期的な劣化を予測することは、設計をさらに複雑にする。全体として、多様な運転シナリオにわたって耐久性、効率、信頼性を達成するには、慎重なエンジニアリングと高度な制御戦略が要求される。 エンジニアリング・ソリューション 駆動サイクルにおけるバッテリーモジュールの課題に対処するため、エンジニアはいくつかのソリューションを採用している。液冷や相変化材料などの熱管理システムは、温度を調節して過熱を防ぎます。バッテリー管理システム（BMS）は電圧、電流、温度を監視し、セルのバランスと安全な動作を保証します。高度なモデリングとシミュレーション・ツールは、さまざまな駆動条件下での性能と劣化の予測に役立ちます。セルの選択とマッチングは、均一性と寿命を向上させます。構造設計は、重量、耐久性、衝突安全性のためにパッケージングを最適化します。さらに、適応制御アルゴリズムがリアルタイムで電力供給を調整し、多様な走行シナリオにおいて効率を高め、バッテリーの寿命を延ばします。 ANSYS Fluent を使用すれば，バッテリーの熱システムソリューションを評価することができます．正確なモデルを作成するには，材料特性 やさまざまな条件下でのセルの挙動など の詳細な入力データが必要ですが，このデー タを入手するのは困難な場合があります．また，Fluent で忠実度の高いシミュレー ションを検証することは，使用サイクルを考 慮すると計算集約的で時間がかかります． Ansys Digital TwinのReduced Order Modelsを活用することで、使用サイクルを考慮した熱ソリューションをリアルタイムで評価することができます。 このブログでは、バッテリモジュールの線形時間不変（LTI）低減次数モデル（ROM）を取り上げます。 方法 このディスカッションでは，ANSYS Fluent と Digital Twin を使用してバッテリモジュールの熱シミュレー ションをセットアップする手順を説明します．これらのステップには，思考マップ，製品マップ，Fluent ケースのセットアップ，Twin Builder Digital Twin のセットアップが含まれます． 思考マップ ブロー成形の特性に関する思考マップは、アイデア、概念、または情報を構造化された方法で整理し、表現するために作成されます。 下の思考マップは、シミュレーション研究の目的と、その目的を達成するための質問を示している。 各質問の後には、各質問に対処するための理論、行動、予測が続いている。 結果は、生成されるたびに各枝の一番下に追加される。製品マップ： ブロー成形のパリソンと金型の製品マップを作成し、製品の特徴をリストアップし、分類する。製品マップは、思考マップの理論/アクションに対応するいくつかの要素を示します。Fluentトレーニングシミュレーション：...

ターボ機械の進歩に焦点を絞って話を進めるが、その前に個人的な考察から始めさせてほしい。人に魚を与えよ、さすれば一日の糧となる。人に魚を教えれば、その魚を一生食べさせることができる。人の子を持つ父親として、私の持つすべての知識を子供たちに伝えることは私の責任である。父親を超えることを目指すのは子供の義務である。私はアングラーの専門家ではないが、基本的なことはよく理解しており、年に数回、近くの湖やスウェーデン西部の海岸沿いなど、子供たちを連れて釣りを楽しんでいる。この春、息子は初めて釣り竿を手にした。今年も釣りに行きたいという彼の興奮ぶりを見ると、この技術で父親を超える日も近いかもしれない。 私が熱望している重要なイベントに焦点を移すと、私は自分自身を釣りの専門家だとは思っていないかもしれないが、釣りの名人として認められている。 ターボ機械の専門家 私の勤める会社では、ターボ機械の専門家である。私の専門知識は、社内の熟練者たちによって議論されるかもしれない。 ASME (米国機械学会）のエコシステム（生態系）に基づき、私は進歩するターボ機械に関する知識を得るために、最高峰のASMEターボ・エキスポに再び参加することを熱望している。その 2025年版 (2025年6月16～20日）は、ミシシッピ川沿いのグレースランドや釣りに捧げられたユニークなピラミッドなど、象徴的なランドマークで知られるテネシー州メンフィスで開催される。旧友や同僚との再会に加え、ターボ機械の進歩という究極の目標に向けて、この分野の専門知識をさらに深めるために最新の研究に没頭することを楽しみにしている。ASMEターボエキスポでターボ機械が進化する ターボエキスポに参加すると、著名な企業、大学、政府研究所のエンジニアリングリーダーと交流できる貴重な機会が得られます。幅広い技術プレゼンテーションが用意されているため、参加者は発電や推進に関連するターボ機械技術の開発、試験、そして最終的な進歩に向けた革新的な方法を探求することができます。ASMEターボエキスポは、発電・推進技術分野における知識交換と専門的・ビジネス的成長を促進するプラットフォームとして機能するため、業界の意思決定者との交流は、競争上の優位性を得る機会となります。 シミュレーションは、ガスタービンのような複雑な機械の性能を理解する上で、特にターボ機械の進歩を目的とする場合に極めて重要な役割を果たします。ASME Turbo Expo 2025で発表された研究論文の中には、シミュレーションに焦点を当てたものがいくつかあります。 完全連成FSIアプローチを用いたNASA製高効率遠心圧縮機の数値シミュレーションと検証 GT2025-153737著者Qingyuan Zhuang et al. この研究は、CFD空気力学と遠心力および熱膨張を組み合わせて、低温から高温への変化を正確に予測するものである。これはシーメンスDISWとIsimQの共同研究である。多くの素晴らしいインプットとNASAとの良好な相互作用がありました。モデルと測定値はNASAによって提供され、一般に公開されています。9MWシーメンス・エナジー社製乾式低排出ガス燃焼器における天然ガスとの水素混焼：パートII - ラージ・エディ・シミュレーション GT2025-152877著者Kexin Liu et al. Simcenter STAR-CCM+のビルトインリアクターネットワークを用いた、様々な水素ブレンドとパイロット燃料比に対する温度とエミッションのシミュレーションに関する燃焼CFD研究です。高圧試験と比較しています。この論文は、Siemens Energy社とSiemens DISW社の共同研究であり、ターボ機械の発展に貢献するものです。衝突噴流 - 3次元磁気共鳴流速計を使用したCFDモデルの検証. GT2025-153089著者Scheuerer et al. この研究では、MRI装置（シーメンス製）を衝突噴流の流量測定に使用した。この研究では、乱流モデルの重要性を示す好例が発見された。LAG-EBモデルは、高度な流れパターンと再循環を予測する上で実に良い仕事をしている。水素多段軸流圧縮機の空力設計とCFD評価 GT2025-153406著者アルビンド・プラバーカル 本研究は、多段水素軸流圧縮機のための平均線設計原理に基づく詳細な空力設計手法を提示する。多段軸流コンプレッサは、水素パイプライン輸送アプリケーションに典型的な大流量アプリケーションとコンプレッサ圧力比のために設計されている。しかし、段数を大幅に減らすことで、ターボ機械の全長と重量を減らすことができます。ターボ機械の開発にSimcenter STAR-CCM+ CFDソフトウェアを使用する理由 Simcenter社のシミュレーション技術の中でも、ターボ機械の分野ではSTAR-CCM+ CFDソフトウェアが重要な役割を果たしています。ここでは、私のお気に入りを3つ紹介します。その1：マルチフィジックス機能により、ガスタービン全体の空気力学、伝熱燃焼、混相、応力、ひずみの正確な予測が可能。その2：超高速でロバストな自動化技術と並列メッシュ生成技術を備えており、実形状の学際的な設計空間探索に使用されます。その3：最速のソルバーで、GPUでも利用できるようになりました。 あなたはどれですか？私は自分の子供たちに機械系の学位を取得するようプレッシャーをかけるつもりはありません。その代わり、シミュレーション技術や、世界中の一流のエンジニアや研究者が開発した航空宇宙やターボ機械の素晴らしい技術革新に対する情熱を分かち合っています。ASME Turbo Expoのようなイベントに参加し、高度なシミュレーションのような技術を活用した論文やプレゼンテーションに貢献したり、そこから学んだりすることで、エンジニアは航空宇宙産業の未来を形成し、ターボ機械アプリケーションを進歩させる上で大きな影響を与えることができます。 実際、もし人々が一日中釣りをしていたら、私たちは新しい冒険に向かって飛ぶことはできないだろう。

なぜHFSS-ICなのか？ アンシスは、中小企業向けの新しいツール「HFSS-IC」をリリースした。HFSS-ICは、パッケージやプリント基板に実装された複雑なダイ・アセンブリの設計を可能にします。このソリューションには、3つのロバストなソルバーHFSS、Q3D、RaptorXが含まれ、市場の他の選択肢と比較して幅広い機能を提供します：GDSファイルとサポートファイル（*.mapまたは*.xml）を読み込むことができます。 ファウンドリによって暗号化されたモデルを読むことができます。主なファウンドリによって承認されました。 3つのソルバー（HFSS/Q3D/RaptorX）により、すべての設計段階で完全な設計機能を実現。 HFSSは電磁気問題を解くための業界標準です。 ほとんどのファウンドリはRaptorXを承認しています。 複雑なダイ・オン・パッケージ構成をサポート。 モデルとメッシングを簡素化する革新的なツール Optislangを使用したスマートオプティマイザによる3つのソルバーのパラメトリゼーション。 AEDT回路にリンク、2ウェイ接続。 中小企業向けの手頃な価格。GDSファイル GDSファイル・フォーマットは、ダイ（チップ）業界で最も一般的に使用されているフォーマットです。HFSS-ICソリューションは、.map、.xml、*.ircxなどのスタックアップ ファイルと同様に、GDSファイルを読み込むことができます。メインメニューから、File>Import>GDS filesを選択します：GDSファイルを選択すると、AEDTはレイヤーのリスト、ネットのリスト、ポートを表示します。また、コントロールファイルをインポートすることもできる：以下のコントロール/サポートファイルをアップロードできます：*.xml、*.tech、*.layermap、*.ircx、*.itf、* .vlc.tech、*.map ファイル。このブログで使用しているのは、シリコン・インターポーザーである：HFSS/3DレイアウトのデフォルトモードとHFSS-ICモード。 HFSS/3Dレイアウトのデフォルトモードでは、ユーザーはHFSS、プレーナー、SIwave DICR/PIソルバーにアクセスできます。HFSS-ICモードに切り替えるには、モデル名を右クリックします。ICモードに切り替えると、3つのソルバーにアクセスできる：HFSS、Q3D、RaptorX。各タイプの主な特徴を以下の表にまとめた：それぞれのソルバーをいつ使うか？それぞれのソルバーには能力と強みがあります。ユーザーは各段階に適したツールを選択する必要があります。これらのツールは、高速でスムーズな設計のために必要なものばかりです。ICモードスタック 最初にチェックするのは、モデル内のスタックアップです。スタックアップのアイコンを選択します：ICモードのスタックアップは常にオーバーラップスタックアップである。このモードでは異なるレイヤーを重ねることができる．ユーザーは各レイヤーの下側と上側の寸法を指定するだけです。層や材質の変更に加え、エッチングや表面粗さなどのエフェクトを追加することもできます。ICモードにはVIA層もあります。VIA層の下限寸法と上限寸法は、例えばM5、M6などのように、メタル層名を使って指定します。ICモードポート HFSSでは、さまざまな方法でポートを追加することができます。3つのソルバは、すべてのタイプを受け入れます。ポートを追加する最初の方法は、ネットワークを選択し、右クリックしてネットワークの両端にポートを追加する方法です。もう1つの方法は、コンポーネントを選択し、右クリックしてポートを追加する方法です：この2つの方法で同軸ギャップ型ポートを作る。モデル編集 RaptorXは設計段階、特に最適化時に使用することを強く推奨します。より正確な結果を得るためには、ユーザはHFSSも活用できなければなりません。ICモードには、設計を修正し、小さな寸法を排除するためのスマートなツールが装備されており、これによってHFSSが過度に長時間実行されることを防いでいます。ただし、いずれも使用する前に設定を変更する必要があります。設定ボタンをクリックしてください：セッティングの各数字の意味を理解するために、道具に戻る：ビアをスナップします：このオプションは、上層または下層のパッドのサイズに合わせてビアの断面を変更します。この変更は、デルタが設定のビア スナップ基準で指定されたものより小さい場合に起こります。 スナッププリミティブ：このオプションは、信号レイヤーのネットの形状を互いに一致するように変更します。デルタが設定のプリミティブスナップの基準で指定された値より小さい場合に変更されます。 ビアをグループ化します：このオプションは、ビアの間隔が設定のVia Grouping criteriaで指定されたものより小さい場合に、ビアを1つのネットにグループ化します。 ジオメトリをラップする：このオプションは、オブジェクト間のギャップが設定のジオメトリ ラッピング基準で指定された数より少ない場合、ネットまたはビアを 1 つのネット/1 つのビアにグループ化し、ギャップを閉じます。 穴の除去：信号レイヤーのネットに「Remove small metal islands」で指定した数以下の断面の小さな穴がある場合、穴埋めされます。 島を取り除く：このオプションは単にすべての小島を削除します。判定は設定の小さな金属島を削除する基準に基づいて行われます。3つのソルバーの違い結果 次のグラフは、3つのソルバーの違いを示しています。Q3Dを1GHzまで解いたことに注意してください。これだけで、ネットのRLCGを抽出することができます。HFSSとRaptorXの両方が非常に近い結果を示しました。これは、最適化プロセスにおいて、ユーザがRaptorXを信頼できることを示しています。次の表は、各ソルバーの解法にかかった時間を示しています。デフォルトのセットアップを使用したHFSSは、RaptorXよりも5倍時間がかかりました。この時間は、ユーザがすべてのオブジェクトのメッシュを制御してスマートメッシュを実行すれば、改善することができます。Q3D (CG/DC RL/ AC RL) ラプターX HFSS (Q3DによるDC)メモリー 7G 12G 126Gシミュレーション時間 0:17 0:44 4:08反復時間 0:12 (CG)0:57要素数 0.106Mトライアングル（AC） 0.120M テトラ (DC) 0.133M 1.3M マルチオーダーテトラ概要 HFSS-ICは、中小企業向けに設計された堅牢で予算に見合ったソリューションです。HFSSソルバーとRaptorXソルバーの全機能を統合しています。このツールは、ダイ、スタック・ダイ、パッケージ上のダイ、さらにはPCBに実装された複雑なアセンブリなど、幅広いコンフィギュレーションの設計を制限なくサポートします。寄生素子の抽出、インダクタの設計、トランジションとパワーディバイダの最適化、クロストークの緩和などが可能です。

このブログでは、ANSYS Maxwellで静磁場3次元解析を行い、通電コイルと永久磁石の相互作用によって発生するトルクを計算する方法を紹介します。 この例では、コイルに流れる電流がY軸を向いた磁場を生成し、永久磁石はX軸に沿って磁化されます。この構成により、Z軸まわりのトルクが発生します。 ステップバイステップのワークフローには、ジオメトリの構築、材料と加振の割り当て、シミュレーションの設定、結果の確認が含まれます。シミュレーションワークフロー まず、XY平面に12分割の正多角形を描いてコイルを作成し、中心位置と開始位置を以下のように設定します。次に、作成したオブジェクトをX軸を中心に360度スイープさせます。 軸を中心にスイープ ツールを使います。それを Z 軸のまわりに 45 度回転させ、銅素材を割り当てます。AEDT 3Dモデラーで棒磁石をモデル化し、下図の寸法と位置でボックスを描き、NdFe35材質を割り当てます。まずコイルの断面を作成し、コイルに電流励磁を割り当てます。Surface > Section ツールを使って Coil オブジェクトを XY 平面に沿って断面します。出来上がった Terminal オブジェクトを Boolean > Separate Bodies で分離し、分離した余分な Terminal オブジェクトを削除します。Terminal オブジェクトを右クリックし、Assign Excitation > Current を選択し、100 A の撚り線電流の励磁を適用します。 静的ソルバーでは、この電流値はアンペアターンとして解釈されることに注意してください。Magnet オブジェクトを選択して右クリックし、Assign Parameters > Torque...

概要 Ansys Mechanical を使用しているユーザーにとって、ANSYS Motion に移行することで、強力な新機能を利用することができます。両ツールは同じグラフィカルな環境を共有していますが、根本的に異なるソルバーとモデリング手法に依存しています。これらの概念の違いを理解することは、ANSYS Motion を効果的に活用し、よくある落とし穴を避けるために不可欠です。シミュレーションの幅を広げたい場合でも、現在のワークフローを強化したい場合でも、MechanicalとMotionの境界を認識することが、効率的な統合を成功させる鍵となります。このブログでは、Mechanicalユーザーが自信を持ってマルチボディダイナミクスの世界に足を踏み入れることができるよう、これらの重要な違いについて説明します。このブログでは、具体的なセットアップの詳細には焦点を当てません。その代わりに、ANSYS Mechanical と ANSYS Motion のワークフローの違いを明確にすることを目的としています。両ツールは同じシミュレーションエコシステムの一部ですが、異なるモデリング哲学に基づいて構築されています。つまり、ANSYS Motion を効果的に使用するためには、Mechanical ユーザーは一般的なアプローチを適応させる必要があります。ここでは、ワークフローの移行を成功させ、ANSYS Motion の機能をフルに活用するために不可欠な、重要なコンセプトと調整方法について説明します。 Motionセットアップの特徴 モーションにおける物事の定義について考えてみると、メカニカルとの違いは主に2つある：グループ化されたプロパティの定義： Motionでは、グループ全体に適用される独立したPropertiesオブジェクトを使用して、いくつかの類似したオブジェクトのプロパティを定義することが可能です。ここでの目的は、個々のオブジェクトに同じ値を定義することを避けることです。何十もの接点があるモデルを想像してください。それぞれの接点に同じような摩擦プロパティを定義する必要があります。Mechanicalで作業していた場合、それぞれの接触プロパティセクションで摩擦係数を定義する必要があります。Motionでは、1つのコンタクトプロパティオブジェクトを作成することで、すべてのコンタクトペアを指定し、一度に値を定義することができます。この例では、複数のパーツ間の相互作用を考慮し、3つのコンタクトを定義したモデルを見てみましょう。このセットアップでは、数値と摩擦のプロパティを定義するための2つのMotionオブジェクトがあります。Mechanicalと比較すると、各接触オブジェクトに完全な定義が必要です。 コンタクトの定義： コンタクトプロパティオブジェクト：スコープは、定義された3つのコンタクトオブジェクトを含むリストであることに注意。 接触摩擦プロパティ： 機能の使用 2つ目の大きな違いは、関数の作成方法です。Mechanicalでは、いくつかの基本的な関数をオブジェクトに直接定義することができます（例えば、時間可変の力を定義する）。Motionでは、Sub-Entityメニューでより高度な関数を作成できます。使用可能な関数のより詳細な説明は、ANSYSのヘルプを参照してください： https://ansyshelp.ansys.com/account/secured?returnurl=/Views/Secured/corp/v251/en/motion_ug/motion_ug_using_motionfeat.html例題の続きですが、'Function Expression'オブジェクトを使って2つの関数を作成しました。1つ目は関節の回転変位を定義する関数です。2つ目の関数は、回転ジョイントの反力トルクを計算します。 関数式：STEP。この関数は、2つの "時間 "点の間の最小値と最大値の間の滑らかな遷移を作成する。この関数は回転を定義するためのもので、DTOR定数を用いて最後の引数をラジアンに変換しています。関数式：TZ.この関数はRJ_01という名前の回転ジョイントのトルクを計算します。p1とp2という2つの引数を使用する。これらはジョイント上に自動的に作成されるマーカーである。入れ子の定義 想像できるように、セットアップを完了するためには、以前に定義した独立したオブジェクトを何らかの方法で組み立てる必要がある。モデルの例では、摩擦係数は一定ではありません。この係数の相対速度による変化を定義するためにスプラインを作成します。そして、接触摩擦プロパティオブジェクトで使用するスプラインオブジェクトが必要になり、このオブジェクトを使って接触動作を定義します。オブジェクト間の特定の接続が必要ない場合でも、ロジックは同じです。結論ANSYS Motionは、標準的なメカニカルシミュレーションと同じ前処理機能（ジオメトリ、接続、接触、メッシュ生成）を使用します。 ボディプロパティとマーカー、接触プロパティ、特殊なジョイント境界条件と力、変数式、コ・シミュレーションボタン、ファイルのエクスポート、ANSYS Motionポストプロセッサの実行など、ANSYS Motion特有の機能があります。

進化し続ける製品エンジニアリングの世界で、一歩先を行くには、最高のツールを装備する必要があります。最新のエンジニアリングの精度と複雑さを考慮して設計された Mathcad 11 (Mathcad Prime 11) には、計算精度を高め、高度な製品設計をサポートする革新的な機能が搭載されています。最新リリースでは、数学エンジンが大幅に改善され、既存機能のパフォーマンスが向上し、エキサイティングな新機能が導入されています。 Mathcad 11の概要 Mathcad 11 とは？ Mathcad Prime 11 はエンジニアリング計算ソフトウェアで、特に製造や製品設計に関連するエンジニアリング計算の文書化を容易にします。このソフトウェアは直感的で、複雑な計算を解いて分析できる一方、トレーサビリティを可能にし、知的財産 (IP) を保護します。Mathcad 11 には、自然な数学表記、豊富な書式、プロット、画像を使用して、エンジニアリングノートブック内の作業を文書化し、1 つの統一されたドキュメントに表示するツールが含まれています。 Mathcad 11 では、自然な数学表記を使用してエンジニアリング計算を簡単に文書化できます。 Mathcad 11 の利点 Mathcad を使用して複雑な工学方程式を解き、文書化することで、以下のことが可能になります：設計意図の伝達 また、テキスト、画像、プロット、表などを添えた数学で自分の仕事を示すことで、それを工学的知識と組み合わせることができます。 市場投入までの時間を短縮 テンプレートを使用してプロジェクト間で標準的な計算を再利用することで、市場投入までの時間を短縮できます。 他のツールとの統合 Creo、Windchill、Excelとの双方向統合やAPIを使用することで、計算をすべての製品開発の基盤とすることができます。 エラーの削減 より正確な計算と最先端のソルバーで、エラーを減らします。Mathcad 11の新機能 アプリケーションの進化2進数、8進数、16進数のサポート カスタム単位系： 独自の単位系を作成することで、組み込みの SI、USCS、CGS 単位系に加えて、柔軟性を高めることができます。 手動計算モード:選択したセクションまたはページ全体を再計算する機能により、ワークシートの計算をよりコントロールできます。 高度なコントロールのためのPython:API経由のVBScript、Jscript、Javascriptの既存のサポートに加えて、ユーザーは高度なコントロールのためにPythonスクリプトを使用できるようになりました。 結果しきい値のフォーマット： しきい値フォーマットが指数、複素数、ゼロの結果に対して設定できるようになりました。 地域境界制御： 更新されたコントロールにより、ワークシート、または選択された個別または複数の領域内で境界線のオン/オフを切り替えることができます。エンジンの強化新しい「decomp」キーワード： decompを使用して大きな記号式を分解し、解析を簡素化できます。 新しいvec()関数とIsRange()関数 プロット処理： ネイティブXYプロット、等高線プロット、極座標プロットを含む2Dプロットが改良され、表示時間が短縮されました。 ソルブブロック： 目的関数と制約のスケーリングのサポートが新しく改良されました。 記号計算 simplify'キーワードや微積分演算を含む記号計算のパフォーマンスが改善されました。

電池セルの熱設計の課題 バッテリーの熱管理における主な課題の1つは、温度が最大動作限界値以下になるようにすることです。温度が高くなると、効率が低下し、経年劣化が早まり、安全性が損なわれる可能性があります。 冷却システムを適切に設計するためには、エンジニアはバッテリで発生する熱に関する知識が必要です。電池モジュールの熱挙動を理解し予測するには、電池の排熱と電池セルの電気的・機械的特性を統合する必要があります。電池セルの電気的特性をリンクさせることで、より優れた電池の熱除去率を冷却システムの設計に利用することができます。 エンジニアリング・ソリューション バッテリーの熱挙動のシミュレーションは、バッテリーセルの物理的な試験データによって強化することができます。 バッテリ試験の1つに、ハイブリッド・パルス・パワー特性評価（HPPC）と呼ばれるものがあります。 この試験により、電池の内部抵抗を計算することができます。 以下は、HPPC データ・セットの例からの 1 パルスの例です。 パルスの電池セルの内部抵抗は、電圧降下を電流で割った値に比例します。 Twin Builder は複数の温度と充電状態（SOC）レベルを含む HPPC データセット全体から抵抗値を生成します。この抵抗値は、回路の電流と電圧とともに、セルの熱損失電力を予測するために使用されます。Ansys Twin Builder ソフトウェアは、バッテリセルとモジュールの熱挙動をシミュレー ションおよび解析するためのツールを提供します。Twin Builder のバッテリウィザード機能を使用すると、複雑な熱相互作用のモデリングや、さまざまなバッテリの放電挙動の評価を行うことができます。Twin Builderは、HPPCデータを利用して熱除去値を迅速に生成することができます。 Twin Builderを使用することで、エンジニアはパラメトリック・スタディを実施し、さまざまな設計構成を検討することができます。これにより、均一な温度分布と効率的な放熱を確保するソリューションを特定し、最終的にバッテリの性能と安全性を向上させることができます。 熱管理の課題に対処するために，ANSYS ソフ トウェアを使用して複数の入力を評価するこ とができます． これらの入力には、さまざまなセル容量、Cレート、HPPCデータなどが含まれます。 Twin Builder のシミュレーション機能では、このようなさまざまな入力を評価できます。方法 このディスカッションでは、ANSYS Twin...

現代の航空業界では、効率性と持続可能性のための技術革新が求められています。航空機は、安全性を確保しながら、より軽量で燃料効率が高く、迅速に開発されなければなりません。言い換えれば、航空宇宙エンジニアは、軍事用、商業用、または一般航空用を問わず、航空機の性能と持続可能性を高めるために、いくつかの重要な目標を達成しようと努力しています。 つまり、航空宇宙エンジニアは、軍用機であれ民間機であれ、航空機の性能と持続可能性を高めるために、いくつかの重要な目標を達成しようとしているのです。一方では、環境への影響と運航コストの低減を目指した設計目標。一方では、ミッションクリティカルな航空機が同じ燃料容量でより高い高度で長時間飛行することも可能にします。さらにエンジニアは、航空機のバランスと全体的な性能を最適化するため、重量配分の改善にも取り組んでいます。 もう 1 つの重点分野は、独自の課題と機会をもたらす電動航空機の開発です。バッテリーの密度と放熱能力を高めることは、電気推進システムの効率と信頼性を最大化するために不可欠です。さらに、水素のような代替燃料源や、ストラットブレース翼や混合翼のような革新的な航空機構成の探求は、持続可能な航空を追求する上で重要な目標です。 航空機メーカーが直面する航空機構造設計上の重大な問題設計の複雑化に伴い、航空機メーカーは航空機の構造設計と解析において、効率と技術革新を妨げる構造工学上の課題に直面しています。重要な問題の1つは、設計チームと解析チームがしばしば孤立して作業することで、手戻りと非効率を招き、最終的に開発プロセス全体とプログラムの成功に影響を及ぼしています。 さらに、エンジニアは、航空機の構造設計と解析に取り組みながら、データの抽出とレポートの作成を手作業で行っており、貴重な時間を浪費しています。この課題は、エンジニアリングワークフローの効率性と生産性を向上させる革新的なソリューションの必要性を浮き彫りにしています。 相互接続されたツールがないため、代替設計オプションの迅速な探索がさらに複雑になり、設計の迅速なテストと最適化を促進するために不可欠な解析機能が不足しています。 さらに、プログラムに関与する複数の利害関係者の多様なインプットと特定の要件をナビゲートすることは、開発プロセスを著しく複雑にし、長引かせる可能性があります。結局のところ、分離されたシステムが蔓延しているため、非効率とエラーが発生し、ワークフローを最適化し、航空機構造工学における革新の新たなレベルを解き放つために、統一されたデジタル化されたエンドツーエンドプロセスの必要性が浮き彫りになっています。 航空機構造設計・解析の高コストと非経常コストへの影響 航空機の複雑さは、航空機のクラスタイプによって異なる多面的な側面があります。簡略化したモデルでは、2 つの極端なクラスと中間の 1 つのクラスを持つ 3 つの主要クラスを考えることができます。最初のクラスはビジネスジェット機で、エンペラ、翼、胴体、および制御面にわたって比較的高いレベルの複雑さを示します。中間のクラスは、ナローボディの民間機で、すべてのコンポーネントにわたってさらに高いレベルの複雑さが特徴です。最後に、もう一方の極端な端にあるマルチロール戦闘機は、そのさまざまなコンポーネントの複雑さのレベルが最も高く、際立っています。航空機の構造設計は、航空機の総非経常コストを決定する上で重要な役割を果たすことを強調する必要があります。小型ビジネスジェット機、民間旅客機、戦闘機など、さまざまなクラスの航空機では、構造的な非経常コストの割合が一定の範囲内で変化する可能性があります。ベンチマークを設定するため、民間航空会社の航空機構造のエンジニアリングは、最大で65％の重さになると見積もられています。1 全非経常的費用のクラスによって潜在的な違いが見られる可能性はあるものの、航空機の構造設計、解析、試験を徹底的に行うことの重要性は、耐空性と安全性を確保する上で極めて重要であるため、いくら強調してもし過ぎることはありません。さまざまな航空機クラスにおいて、メーカーとインテグレーターは、競争力を維持し、収益性を確保し、プログラムを成功させるために、構造エンジニアリングコストを効果的に管理する責任を負っています。 航空宇宙エンジニアが非経常コストを軽減するために採用できる戦略とは？ 航空宇宙エンジニアは、デジタル・トランスフォーメーションを推進するために、クラス最高の航空宇宙シミュレーション・ソフトウェアを活用して、統合シミュレーションとテストのアプローチを導入することができます。このアプローチにより、堅牢なエンジニアリングワークフローのシームレスな統合が実現し、的を絞った軽減戦略の採用が容易になります。これらの戦略は、コストを最小限に抑えるだけでなく、性能目標を達成し、スムーズなサービス導入を実現するように設計されています。 厳密かつ創造的な構造工学ワークフロー 現代の航空機の構造エンジニアリングは、航空機の構造的な完全性と性能を確保するために、厳格さと創造性の両方を可能にする弾力的で柔軟なワークフローを包含する必要があります。重量とバランスの計算、空気力学と性能解析、外部および内部荷重評価、疲労解析、損傷耐性評価などの設計工学分野にまたがる、この複雑に入り組んだ一連の専門作業は、初期コンセプトから詳細設計までの一貫した効率的な旅を形成し、各フェーズで明確な課題を提示します。この包括的なプロセスを通じて、構造エンジニアは、分析的な正確さと独創的な問題解決との間の微妙なラインをナビゲートする必要があります。このアプローチを採用することで、最適な設計だけでなく、特定されたミッションにおいて高い性能を発揮する航空機構造を作り上げることができます。 自動化と探査によるプログラム効率の向上 自動化と設計案の迅速な探索は、航空機の構造設計と解析において、プログラムのパフォーマンスを向上させ、非経常的なコストを軽減するために不可欠な戦略です。自動化を導入することで、エンジニアは貴重な時間を節約し、ワークフローを合理化することができます。エンジニアが直面する主な課題の 1 つは、データ抽出とレポート生成の手作業による時間のかかる作業です。このような繰り返し作業を自動化することで、設計の最適化や問題解決など、より価値の高い作業にリソースを割り当てることができます。自動化されたデータ管理とレポート作成は、効率を向上させるだけでなく、一貫性と正確性を確保し、コストのかかるエラーのリスクを最小限に抑えます。実際、代替設計オプションを迅速に探索し評価する権限は、イノベーションの推進に不可欠です。従来は、連携ツールの不足とサイロ化されたワークフローが、エンジニアが設計を迅速にテストして改良する能力を妨げていました。解析機能を強化し、デジタルコラボレーションプラットフォームを活用することで、エンジニアはよりシームレスに設計を反復できるようになり、開発サイクルを加速し、新たな可能性を引き出すことができます。戦略的な自動化と、設計空間を創造的に探索する自由によって、メーカーは軽量化、燃費向上、安全性向上を実現できます。これらの機能により、航空機の構造エンジニアリングに関連する非経常コストを大幅に削減することができます。 トレーサビリティの負担をエンジニアから軽減 さらに、航空機構造エンジニアリングのデジタル化を改善することで、エンジニアのトレーサビリティ負担を大幅に軽減し、非経常的なコストを軽減するための重要な利点を引き出すことができます。シームレスに追跡される設計変更により、デジタル化されたワークフローは、より効率的な認証ドキュメンテーションと展開された構成制御シミュレーションを可能にします。これにより、個々の航空機コンポーネントと全体的な荷重との関係が確保され、設計および解析プロセス全体を通じて信頼できるトレーサビリティが実現します。その結果、エンジニアは認証機関へのコンプライアンスをより簡単に証明でき、必要な手作業を減らすことができます。非経常的なコストを軽減するための可能なアプローチの1つは、デジタル化の強化によってエンジニアのトレーサビリティ負担を軽減することです。その結果、メーカーは構造エンジニアリングのワークフローを最適化し、より価値の高いタスクに集中することができます。 結論 その Simcenter™ ソフトウェアシミュレーションおよびテストソリューションは、ソフトウェア、ハードウェア、サービスから構成されるシーメンス Xcelerator ビジネスプラットフォームの一部であり、構造エンジニアリングのワークフローを大幅に強化します。例えば、飛行物理部門と構造解析部門間のデジタル化されたコラボレーションの強化、トレーサビリティコストの削減、データの保存、トレース、後続プログラムでの再利用性の確保などが挙げられます。これらの進化により、航空機の構造設計と解析におけるシミュレーション主導の最適化が促進され、ナローボディ機で最大1億300万ドルのコスト削減を実現できる可能性があります。さまざまな航空機クラスにおけるさらなる緩和策とコスト削減の詳細については、インフォグラフィック「」をダウンロードしてください。航空機の構造設計と解析における非経常コストの削減." 最後に、航空機の構造設計と解析に関する深い技術的洞察をお探しでしたら、以下のサイトをご覧ください。 研究論文 AIAAで発表され、次のページでハイライトされています。 クドスのウェブサイト 大型監視ドローンに適用される統合構造設計と解析」と題されたウェブサイト。