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空力解析

PowerFLOW®は、空力設計の最適化を実現するための、真のDigital Wind Tunnel™ソリューションを提供します。PowerFLOWの独自の手法による空力シミュレーションは、広く世界的に認められており、どんなに複雑なモデルでも高い精度での解析を実現します。


すばやいターンアラウンドタイム、十分に詳細な形状、非定常解析といった特長を持つPowerFLOWを用いた流体シミュレーションは、真の設計ツールとして、これまでの空力設計の開発過程を一新させます。例えば、自動車分野では、PowerFLOWのシミュレーションから得た知見をもとに、燃費の向上（抗力係数の低下）につながるデザインの最適化、走行安定性の向上（揚力係数の低下）、さらには快適性の向上から部品コストの削減まで、さまざまな側面でメリットを得ることができます。

実世界のモデルの使用によりデザインイタレーションを容易に

PowerFLOWのシミュレーションで扱う形状は簡略化することなく、CADモデル、スタイリングコンセプトツール、または物理的プロトタイプのスキャンなどから、直接作成することができます。そのため、すべての詳細形状を保ちながらシミュレーションモデルを構築するための時間を短縮することができます。また、小さな形状詳細は車両全体の空力特性に大きな影響を与えることがあるため、形状詳細をすべて取り込めること自体が空力シミュレーションで大きな利点となります。通常、アンダーボディやアンダーフードの詳細まで作り込んだ乗用車の空力モデルを数日間で作成することができるため、同等レベルの風洞モデルを構築するよりもはるかに短期間に結果を得ることができ、かつコストを大幅に削減することができます。

このような複雑な形状を処理できる機能は、精度の高い空力シミュレーション結果を得るために不可欠です。
画像提供：BMW社

さらに、当社のモーフィングツール、PowerCLAYを導入すれば、初期シミュレーションモデルを元に品質の高い変更形状を素早く作成できるため、実験計画法や他の最適化手法を用いた設計空間の徹底的な探索を行い、最適な車両形状を求めることができます。

PowerCLAYにより、すばやいパーツ作成が可能なため空力設計を素早く簡単に実現することができます。

豊富なデータ

PowerFLOWのシミュレーションの真価は、モデルのどの位置でも流れを可視化できるという強力なデータ分析能力にあります。流れのはく離や表面圧力の高い領域など空力的に問題となる箇所を識別でき、車両の抗力低下および揚力低下につながる解決策を検討することができます。物理風洞では、実験データを収集できる手法は非常に限られているため、このような情報を得ることが非常に困難です。

PowerFLOWには、以下のようなさまざまな結果の分析手法があります。

• 流れのはく離領域や圧力の高いまたは低い問題となる領域を識別するための表面圧力コンターおよび表面流線

• 全圧などの等値面によって示される詳細な流れ構造、または任意断面での流れ特性の表示

• アニメーション:
  流体現象すべての非定常的変化を強力な各種アニメーションで表示

• 車両全体の抗力、揚力、および各コンポーネントの全体の力に占める割合
  独自の抗力発展チャートを用いることにより、車両のどの領域が抗力および揚力に影響しているのかを示すことができる。

Tatuus社製レースカーの外部空力シミュレーション。PowerVIZによってモデル表面や車両伴流を横ぎる断面での結果の可視化が容易となり、設計に役立てることができます。 画像提供: Tatuus社

Digital Wind Tunnel™

PowerFLOWは、シミュレーションのセットアップに要する時間を飛躍的に短縮するための空力シミュレーション用のテンプレート群であるDigital Wind Tunnel機能を備えています。モデルのすべての形状部品を入力し、高解像度領域を定義、境界条件を設定、そして測定領域を定義するだけで、完全自動メッシュ生成プロセスを含めたシミュレーションを開始することができます。

多くのお客様が、車両開発初期のコンセプトおよび設計の選択段階で、これまでのスケールダウンされた風洞モデルによる実験に代わり、PowerFLOWのDigital Wind Tunnel機能を導入しています。 さらに、Digital Wind Tunnelは、タイヤの回転や地面の移動を伴うシミュレーションなどのように、実走行シミュレーションの機能を備えています（一般的にスケール風洞はこれらの機能を備えていないものが多いため、これもPowerFLOWのメリットのひとつです）。

このデジタルプロセスの大きな利点の1つに、アンダーフードやアンダーボディのすべての形状まで作り込まれた詳細なモデルを使用し、開発プロセスの初期段階ですべてのシミュレーションを実行できることが挙げられます。従来のプロセスでは、車両の外部形状が決定された後に冷却気流要件を考慮していたため、そのための変更が困難で高いコストがかかりましたが、デジタル風洞を用いることにより空力開発段階と同時に冷却気流の要件も考慮することができます。

検証

車両の空力特性を正確に捕らえることができるPowerFLOWの機能は、お客様より提供された実世界のさまざまなケースや各種アカデミックケースで実証されています。表面のオイルフローイメージ、表面圧力測定値、流れ場の流速や圧力の測定値などの、幅広い実験測定値が、PowerFLOWシミュレーション結果と比較されています。これらの比較結果の詳細は、ユーザーセンターから参照できます。

 

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