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ANSYS社のCFD製品の開発戦略およびCAE(複合解析)におけるビジュアリゼーション

20072007年年1010月月2626日日アンシス（株）アンシス（株）

フルーエント・アジアパシフィックフルーエント・アジアパシフィック((株株))武藤武藤晴彦晴彦

Development Strategy of ANSYS

CFD Products and Visualization in

CAE (Combined Analysis)


• 会社概要

• ANSYS 製品ポートフォリオ

• CFD（流体解析）製品ポートフォリオ

• 製品ロードマップ、CFD製品の開発方針

• 複合解析におけるビジュアリゼーション

• EnSight を用いた可視化事例

• まとめ

内容内容


• 会社概要• ANSYS 製品ポートフォリオ





• まとめ


ANSYS社沿革ANSYS社沿革

• 1970 Swanson Analysis Systems (SAS) 創立

• 1983 SAS、ANSYS/EMAG3Dをリリース

• 1992 SAS、Flotran製造元のCompufloを統合

• 1994 SAS、TA Associatesへの売却に伴い、

ANSYS Inc.と改名

• 1996 ANSYS Inc. NASDAQ上場

• 2000 ICEM CFDを統合

• 2001 CADOEを統合

• 2003 CFXを統合

• 2005 AUTODYNを統合

• 2006 Fluentを統合

Dr. John A. Dr. John A.

SwansonSwanson


ANSYSグループ

17の主要な製品開発拠点

40カ国以上での販売代理店

全世界で 40以上の営業拠点、社員数約1400人

研究開発費：売上の16-20%


ANSYS 組織

Fluid

Business Unit

流体事業部流体解析

Central

Development Unit

中央/中核開発事業部形状、メッシュ、プリ/ポスト

モジュール統合

Mechanical

Business Unit

メカニカル事業部構造/熱/電磁場/機構解析


1998年7月フルーエント・アジアパシフィック設立現在に至る（Fluent Inc.100%出資）

Fluent Asia Pacific の沿革

代理店からの引継ぎ

1983 Creare社 FLUENT 販売

1979 シェフィールド大学(UK)でTEMPEST(FLUENTの原型) が開発される

1988 Fluent Inc. 設立

1995 Aavid Thermal Technology

グループに加わる

2000 Wills Stain & Partners

傘下に入る

2006 ANSYS グループに加わり現在に至る

Fluent社沿革


日本国内での組織

代表取締役社長羽部篤

フルーエントアジアパシフィック

株式会社

流体関連構造関連（構造、熱、電磁場、他）

サイバネットシステム株式会社

アンシス株式会社


• 会社概要

• ANSYS 製品ポートフォリオ• CFD（流体解析）製品ポートフォリオ




• まとめ


ANSYS WorkBench とは？

3rd Party CAD

Design Modeler(CAD取り込み/作成）

Meshing（メッシュ作成）

Advanced

Meshing（メッシュ作成）

Simulation（構造解析/ANSYS）

Advanced CFD（流体解析/CFX）

DesignXplorer（最適化）

• CAEプロセスを実施するための、ANSYS製品の統合プラットフォーム

統一環境下での操作の一元化


ANSYS 複合（マルチフィジックス）解析

一体型プリポスト/ソルバー

プリミティブ/ブーリアン

演算による形状作成

&

メッシュ分割、材料

解析条件定義

構造伝熱

電磁場

圧電音響

熱流体

衝撃接触

結果評価コンター・変形・ベクトル

グラフ・アニメーション

リスト等

最適化設計

プリプロセッサソルバーポストプロセッサ

疲労機構


ANSYS Structural（構造線形・非線形解析）

ANSYS LS-DYNA（衝撃・接触解析）

ANSYS Emag（電磁場解析）

ANSYS Multiphysics（構造線形・非線形・熱・電磁場・流体解析）

ANSYS CFX（熱・流体解析）

ANSYS Mechanical（構造線形・非線形・熱解析）

ANSYS社製品：モジュール構成概要

ANSYS AUTODYN（衝撃・接触解析）

ANSYS DesignSpace（線形構造解析・伝熱解析）

その他のモジュール

疲労解析

ANSYS Fatigue

最適化・ロバスト設計ANSYS DesignXplorer

形状・メッシュ生成、プリ/ポストANSYS DesignModeler

ANSYS AI*Environment

ANSYS ICEM CFD

ANSYS Mesh Morpher

ANSYS BladeModeler

ANSYS TurboGrid

エレクトロニクス

ANSYS Icepak

ANSYS Icemax

ANSYS Icepro

ANSYS Iceboat

ANSYS Icechip

ANSYS Rigid Dynamics（機構解析）


• 会社概要






• まとめ


ANSYS CFD製品一覧

• “エキスパート” CFD

– ターゲット：解析専任者 CFX、FLUENT

– 特徴：多機能、高精度

• “設計者”CFD

– ターゲット：設計者 FloWizard, CFX-Flo

– 特徴：使いやすい

• “CAD完全統合”CFD FLUENT for CATIA V5

• “目的特化”CFD

– 電子機器冷却 Icepak

– 空調、建築 Airpak

– 押出ダイ、ブロー成形 Polyflow

– かくはん槽 MixSim


FLUENTの特徴

• 非圧縮性流体から超音速の高圧縮性流体まで適用可能なソルバ

– 圧力ベースソルバ (分離型 / 連成型)

– 密度ベースソルバ（陰解法 / 陽解法）

• 柔軟で豊富なメッシュ機能

– 完全非構造格子

（3角形 / 4角形 / 4面体 / プリズム / ピラミッド / 6面体 / ポリへドラル）

– 移動 / 変形メッシュ（MDM）

– 複数基準座標系（MRF）

– スライディングメッシュ

– ダイナミックメッシュアダプション

• 豊富な物理モデルとカスタマイズ機能

– 乱流 / 燃焼 / 化学反応 / ふく射 / 混相流

• 大規模な計算にも効率の良い計算機能

– 並列処理

– 代数マルチグリッドソルバ（AMG）

豊富なソルバー

複雑な動きを表現可能


ＣＦＸの特徴

• 非圧縮性流体から超音速の高圧縮性流体まで適用可能なソルバ

– 圧力ベース連成型ソルバ

• 柔軟で豊富なメッシュ機能

– 完全非構造格子

（3角形 / 4角形 / 4面体 / プリズム / ピラミッド / 6面体）

– 移動 / 変形メッシュ（MDM）

– 複数基準座標系（MRF）

– スライディングメッシュ

– ダイナミックメッシュアダプション

• 豊富な物理モデルとカスタマイズ機能

– 乱流 / 燃焼 / 化学反応 / ふく射 / 混相流

• 大規模な計算にも効率の良い計算機能

– 並列処理

– 代数マルチグリッドソルバ（AMG）

収束性が非常に良い

回転機械で多くの実績


ANSYS CFX Pre

CFX Pre:• General Mode

• ターボ専用モード

• クィックセットアップ

• 用意されたテンプレート

• 丁寧なガイドライン

• FSIを完全サポート


• CFX-Post– 取り扱いデータの自由度大

– 複数結果の一括処理 ANSYS, FLUENT, CFX

– ターボ専用機能

– 自動レポート機能

ANSYS CFX PostANSYS CFX Post


“設計者”CFD FloWizard のポスト機能

•EnSight と同じグラフィック・ライブラリを使用

•EnSight と同じユーザー・インターフェイスなどの開発言語 Pythonを使用


• 会社概要






• まとめ


サーフェスメッシュ

STL

“流体”

プリCFX-プリ

“メカニカル”プリ

FLUENT

ソルバー/ポスト

ANSYS

CADプラグイン

CAD

システム

共通の形状定義、

記述

ANSYS

メッシュ生成ツール

形状作成DesignModeler

BladeModeler

ANSYS Workbench

FLUENT

プリ

ANSYS 11.0環境

FLUENT 6.3

プラグイン

CAD

システム

TGrid

GAMBIT

“流体”

ソルバーCFX

“メカニカル”

ソルバー“メカニカル”

ポスト

“流体”

ポストCFX-ポスト

ANSYS ソリューション現在 (V11, 2007年現在)


サーフェスメッシュ

STL

“流体”

プリCFX-プリ

“メカニカル”プリ

ANSYS 12.0 (2008 第3四半期予定)

ANSYS

CADプラグイン

CAD

システム

共通の形状定義、

記述

ANSYS

メッシュ生成ツール

UMI,CFX-Mesh

ICEM/CFD, 他

形状作成DesignModeler

BladeModeler

FLUENT

ANSYS 12環境

プラグイン

CAD

システム

TGrid

GAMBIT

“流体”

ソルバーCFX


ソルバー“メカニカル”

ポスト

“流体”

ポストCFX-ポスト

ANSYS Workbench


ANSYS

CADプラグイン

CAD

システム

パート（部品）マネージャー

ANSYSメッシュ生成

ツール

DesignModeler その他のソルバー

“流体”

ソルバー


ソルバー

統合プリ

統合ポスト

ANSYS Workbench

ANSYS ソリューション

中・長期的計画ANSYS ソリューション

中・長期的計画


ANSYS CFD製品ロードマップ

CFX

将来現在

? 年後

FLUENT6 ? 年後

次世代製品


ANSYS CFD の現状

CFX-FLUENT 開発チームの統合

• 組織の統合（一つの開発チーム）:

– テクニカルチームマトリックス

– プロジェクトプラン

• 開発リソースの最適化:

– 重要な顧客のニーズに対する理解と答え

– 重複の回避、さらなる集中

– 未知分野の開拓

• 将来の開発:

– 明確なCFD開発戦略

– 広範かつ先進的なテクノロジー


• 会社概要






• まとめ


複合解析におけるビジュアリゼーション

• せっかく、高度かつ高精度な解析を実施しても、的確に、わかりやすく、直感的に理解できる表現方法を持たなければ、意味がない

• それらをリアルタイムに処理/表現できるビジュアリゼーション機能の必要性が増す


複合解析におけるビジュアリゼーション

要求される具体的な機能

– 簡単、わかりやすい、直感的、軽い操作

– 多種多様な可視化機能

– マルチCPU(マルチマシン) による高速/リアルタイム処理

– 複合解析結果の同時表示

– 非定常解析データ処理


ANSYS社 CFD Post 開発状況

• 統合ポストプロセッサー– CFX Post ベース– 多機能– 高品質– Workbenchへ統合

• ポスト機能の共同開発– 短期間での統合– 一貫性– ソルバーとポストの連携– 流れの特性/構造を知る…

FLUENT6.2を用いたライト兄弟の飛行機のCFD解析結果を

CFX-Post 11でアニメーション作成


複合解析の可視化例

3つの領域: 気体、液体、固体：流体-固体熱連成、構造、疲労

Courtesy of

応力変形

../../../../../../Documents%20and%20Settings/jstokes/service/gum/marketing/CAD-FEM-Profil/Soft-Hardware/cadfem-profil-Soft-Hardware.ppt


• 会社概要





• EnSight を用いた可視化事例• まとめ


Speedo、FLUENTを水泳の世界に導入!!(日本ではミズノ社との共同開発)

Courtesy of Speedo International Ltd


Speedo、FLUENTを水泳の世界に導入!!EnSight を用いて可視化

Courtesy of Speedo International Ltd


自動空力計算システムOPEL Virtual Aero Lab

Courtesy:

S.A-Hahn, Adam Opel AG, Ruesselsheim, Germany

Customizing FLUENT to Speed-Up Aerodynamic Vehicle Development EACC 2005


工数の比較

2回目以降

例ミラーの形状を変更した場合

- 60 %

1回目

- 35 %


Ensight を用い完全自動ポスト処理

Courtesy:




Courtesy:


Customizing FLUENT to Speed-Up

Aerodynamic Vehicle Development EACC 2005


Courtesy:




粒子解析、流体-粒子連成解析(流体解析：FLUENT、流体-粒子：EDEM)

粒子解析

流体-粒子連成解析


アニメーションコンテスト

EnSight ３回連続優勝

EACC

•European Automotive CFD Conference

•ヨーロッパ自動車ユーザー会

•隔年実施

EACCアニメーションコンテスト

2003年、2005年、2007年と

３回連続で EnSight を用いた

作品が優勝!!


アニメーションコンテスト

優勝作品：EnSightを使用

2003年優勝作品

2005年

2005年優勝作品

2007年優勝作品R. Siber, F. Werner, G. Mertens, M. Lanfrit

Aerodynamische Optimierung eines Speedbikes mittels CFD

VDI Congress

Numerical Analysis and Simulation in Vehicle Engineering

September 2006, Wuerzburg, Germany


• 会社概要






• まとめ







ご清聴ありがとうございました

まとめまとめ