エンジニアリング流体工学（EFD）は、機械エンジニアが強力かつ直観的で利用しやすい3次元ツールを使用して流体および熱移動を目的としたシミュレーションのできる、新しい種類の数値流体力学（CFD）ソフトウェアです。 エンジニアリング流体工学は設計基準や目標に合わせて使用できるため、すべての製品エンジニアは、製品開発プロセスで直面する疑問を解消するために必要な技術的情報を得ることができます。

SolidWorks® Flow Simulationは、従来の数値流体力学（CFD）ソフトウェアと同じ数学的基盤に基づいていますが、他にはない大きな利点によって、迅速かつ簡単に使用できる、堅牢で精度の高いソリューションになっています。

SOLIDWORKS FLOW SIMULATIONが

製品エンジニアにとって正しい選択で

ある理由

ホ ワ イト ペ ーパ ー

SolidWorks Flow Simulationが製品エンジニアにとって正しい選択である理由 2

製品の内部および周囲の流体を解析して、乱流や再循環などの問題を検出し、流れの条件を決定

理由1：既存ジオメトリの使用 ほとんどの従来のCFDプログラムでは、解析用のモデルを作成するために、設定を大幅に変更してから、既存のCADモデルを別のプログラムに転送する必要があります。なぜなら、従来のCFDプログラムでは、かなり多くの操作を手作業で行う必要があるからです。ジオメトリの80%程度は、変換プロセスが自動で機能する可能性はあるものの、残りは手作業で再作成するか簡素化する必要があります。こうした状況が続く場合、モデルの転送が完了するのを待つ間の数日間を無駄にしてしまうというユーザーもいます。したがって、多くのユーザーは、CFDプログラムでジオメトリを作成し、ゼロからスタートする方が信頼性が高いことに気付いています（ただし、この操作にもかなりの時間がかかります）。

航空宇宙業界では、普及している従来型のツールの検証を行う企業が、先日、SolidWorks Flow Simulationテクノロジを使用すると同作業は2日間で終了し、従来型ツールと2週間もの差が生じることを報告しました。この報告によると、その2週間の大半は、従来型CFDツールへのジオメトリの入力に費やされたそうです。ところが、同じ複雑なジオメトリをSolidWorks Flow Simulationに転送して解析したところ、作業が2日以内で完了し、大幅な時間の節約になったというのです。

主な違いは、SolidWorks Flow Simulationでは、SolidWorks3次元CADで作成されたデータを直接使用して、流体シミュレーションを実行できる点です。流体領域はジオメトリに基づいて自動的に作成され、その後、設計変更されれば自動的に更新されます。流体条件はSolidWorks CADモデルに直接定義され、フィーチャー ツリーの他の設計データと同様に体系づけされます。結果として、オリジナルのSolidWorks CADモデルがSolidWorks Flow Simulationによる解析でそのまま使用されるため、準備期間が短縮され、設計の更新がCFD解析で確実に考慮されることになります。

理由2：複雑なジオメトリの処理実際の条件下で製品がどのように動作するのかを判断するには、そのパフォーマンスを動作環境でシミュレーションする必要があります。すべての解析ベンダーがモデルをデフィーチャー(簡略化)することを勧めていますが、 その場合、どこまで実施すべきなのか、また解析結果に現場の条件が実際に反映されるかどうかをどのように把握すればよいのか、皆さんはご存じでしょうか。

SolidWorks Flow Simulationが製品エンジニアにとって正しい選択である理由 3

SolidWorks Flow Simulationは極めて堅牢で、非常に複雑なジオメトリを処理することができます。モデルをデフィーチャーすることなく、狭い割れ目や鋭い角度を含むCADジオメトリを簡単に処理できます。その一方で、モデルを簡略化する場合は強力な簡略化ジオメトリフィーチャーにアクセスして、CFD解析用のモデルを準備することも可能です。

理由3：容易なメッシング 標準的なCFDパッケージでは、最適なメッシュを容易に取得することはできませんが、 解析プロセスではこれが最も重要なステップの1つであることもあります。結局のところ、メッシングは結果の精度に直接影響を与えます。ある航空機エンジンメーカーでは、エンジンの設計に最も適したメッシュを見つけるために3ヶ月以上を費やしていることもあります。

自動メッシャーが長い間利用されていますが、従来型CFDツールでは、隙間や重なりの削除、、ゆがみ、アスペクト比、および個々のセルの体積を期待する状態に維持することでメッシュの品質を保つため、依然としてかなりの量の手操作が必要となります。また、この手動プロセスは、設計変更のたびに繰り返す必要があるのです。

SolidWorks Flow Simulationは、幾何学的要件または物理的要件を基にメッシュの密度を自動的に調整することで、流体および固体領域用に極めて堅牢な自動メッシュを提供します。パーシャル セル テクノロジを使用したグリッド非依存型の壁面漸近挙動のモデリングもSolidWorks Flow Simulationの特長です。このテクノロジにより、このソフトウェアでは、流体および熱移動効果の境界レイヤー現象を正確にシミュレーションできます。新しい部品はもちろん、設計変更においてもほんの数分でメッシュ作成でき、解析に要する時間が大幅に短縮されます。

デカルト直交座標型の メッシュの生成により、SolidWorks Flow Simulationは、簡略化、高速計算、

堅牢性に重点を置いた、クラス最高レベルのCFDソリューションを提供可能

理由4：追加ジオメトリの作成は不要 流体または熱移動を含む流体解析を実施する際は、空の領域（流体）で発生することや、流体が接触している固体に与える影響を把握したいと考えます。しかし、通常、液体またはガスで充填されるスペースが、設計で別個のソリッドとしてモデル化されることはありません。

SolidWorks Flow Simulationが製品エンジニアにとって正しい選択である理由 4

他の解析プログラムの場合は、ソリッド モデラーで追加のジオメトリを作成して、この領域を示す必要があります。内部流体領域についてソリッドを自動的に作成できるプログラムもありますが、残念ながらこれは見境なく実行してしまいます。したがって、解析対象と考えていない、分離された不要な領域についてもソリッド要素を作成してしまいます。

SolidWorks Flow Simulationは流体領域を自動的に作成し、すべての「空」スペース（閉じた内部流体空間、外部流体領域、および熱移動にかかわるさまざまな材料のソリッド領域）を特定できます。さらに、不必要なメッシュが作成されないように、流れのないキャビティを除外します。

SolidWorks Flow Simulationでは、複雑なジオメトリまたは大き

なジオメトリでも流体および熱移動のシミュレーションのため

に処理できる

理由5：難しい予測は不要 SolidWorks Flow Simulationでは、修正壁関数が層流と乱流の変遷 モデルをサポートするので、乱流または層流を選択する必要はありません。

また、圧縮率も自動的に考慮されます。

修正k-ε乱流モデルにより、層流、乱流、遷移流を自動的に表現

SolidWorks Flow Simulationが製品エンジニアにとって正しい選択である理由 5

理由6：高性能の「What If」解析 流体および熱移動導の問題を解決するには、プロセスを繰り返し行う必要があります。ほとんどのユーザーは、初期解析の結果を確認した後、問題を解決するためにモデルを繰り返し変更するでしょう。3次元設計と解析プラットフォームが統合されている場合は、SolidWorksのSolidWorks Flow Simulationのように、初回解析実行後にモデルの複数のクローンを作成するだけです。クローンモデルは荷重や境界条件などのすべての解析データを保持するため、 ソリッドモデルを変更しても、モデルを準備し直すことなく即座に解析でき、 とてもシンプルです。

他のプログラムでは、オリジナルのCADモデルに戻らなければならない場合もあります。CADのクローン機能を使用できても、変換プロセス後は、やはりすべての荷重と境界条件を再適用する必要があります。これは、モデルについて複数種類の解析する場合、大きな手間になります。

製品エンジニアは、設計のさまざまなシナリオの評価を直観的で強力なものにするパラメーター スタディを使用して、数多くの流体問題に取り組むこともできます。

理由7：SolidWorks Flow Simulationはお手頃価格 SolidWorks Flow Simulationを際立たせているもう1つの要素は、コストです。従来のCFDツールは、1年間のリース料が約25,000ドルです。ほとんどの企業では、ソフトウェアを使用する専門家を雇用する必要があるため、さらに多くのコストがかかります。解析選任者は、ツールの最新の変更を常に把握するために相当な時間をトレーニングに費やす必要があります。

SolidWorks Flow Simulationを使用すると、流体および熱流体解析の実行にかかるコストが大幅に削減されます。ソフトウェアの永久ライセンスの価格もお手頃です。SolidWorks Flow Simulationなら、最低限のトレーニングを受ければ、機械設計エンジニアでも使用できます。さらに、SolidWorks Flow Simulationはディスクトップ コンピュータ上だけでなく、わずか数十万円のノート型コンピュータ上でも稼働します。

SolidWorks Flow Simulationは、クラス最高レベルのメーカー様にとってまさに正しい選択となるでしょう。

理由8：大規模なユーザー コミュニティSolidWorksコミュニティは、クラス最高レベルの革新的な製品を全世界で開発する大規模な製品エンジニア コミュニティです。ハイテク業界、生命科学業界、産業機器業界でSolidWorksを利用する何千もの企業が、SolidWorks Flow Simulationを有効活用し、CFDの情報を利用して製品を開発しています。

その上、SolidWorks Flow SimulationはSolidWorks教育版に含まれているので、将来エンジニアを目指す学生は、SolidWorks独自の工学的アプローチを使って仮想シミュレーションやCFDについて学ぶことができます。

意思決定のチェックリスト 効率的なコンカレントCFD解析を実現する、次の8つのキー ポイントについて考えてみてください。

1. 既存の3次元ジオメトリを使用できるか？できる場合、モデル転送プロセスの堅牢性はどの程度か？

2. 設計変更はどのように考慮されるか？

3. モデルを簡略化する必要はあるか？また、どのように簡略化するか？

4. 流体領域はどのように作成されるか？

5. 利用可能な自動メッシュ作成のレベルは？

6. 層流または乱流にするタスクを指定する必要はあるか？

7. 「what if」解析またはパラメトリック解析によって、設計シナリオをどのようにテストできるか？

8. CFDソフトウェアは専門家以外でも直観的に使用できるか？導入事例を読むことができるか？

SolidWorks Flow Simulationの詳細については、http://www.solidworks.co.jp/sw/products/10173_JPN_HTML.htm をご覧いただくか、お近くのSolidWorks認定代理店までお問い合わせください。

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