OMNIS™/Open-DBS with OpenLabs™ (FINE™/Open)

NUMECA is now Cadence

スピードと精度を兼ね備えたソフトウェアでマルチフィジックスの問題を解決

マルチフィジックスの問題には、さまざまな高度で柔軟なソリューションが必要です。市場最速の技術と、特定のアプリケーションに合わせて自由にカスタマイズ可能なインターフェースの両方を備えたOMNIS™/Open-DBS with OpenLabs™を使用することで、エンジニアは混相流、複数化学種の問題を解決することができます。

 

OMNIS™ソリューションには、FINE™/Open ツールが含まれており、ご利用が可能です。

 

非圧縮性から超音速まで、あらゆる速度に対応する外部空力

高速な外部流れは、特に遷音速や超音速から極超音速の場合には、挑戦的な努力が必要になることがあります。

Openソルバーとその密度ベースの定式化により、再突入のためのマッハ数20までの流れのモデリングが容易になりました。

このソルバーの機能により、最も複雑なケースであっても、高速かつ正確な流れの解析が可能になります。


超音速機の設計に関する詳細な研究はこちら   続きを読む


燃焼

燃焼分野のモデリングは、複雑な物理的・化学的反応とともに複数の化学種を扱うことを意味します。共役熱伝達ふく射は、温度分布の制御と燃焼効率に大きな影響を与えます。

これらの要件に対応するために、OMNIS™/Open-DBSは、純粋な非混合気体から純粋な予混合気体までの燃焼を解析するために、古典的な火炎片、ハイブリッドBML/火炎片法、および火炎片生成マニホールド法(FGM)を含むいくつかのモデリング戦略を提供しています。

燃焼モデルは、汚染物質予測、ふく射、共役熱伝達解析と結合することができます。


汎用ガスタービン(GGT)の燃焼・ふく射熱伝達に関する事例については、こちらをご覧ください。

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キャビテーション

キャビテーションは、液体の流れの中で圧力が飽和蒸気圧以下に低下したときに発生します。ポンプ、ノズル、インジェクター、船舶用プロペラ、水中機体などで発生し、効率の低下、騒音レベルの上昇、構造物の損傷、浸食などの原因となります。

当社のソフトウェアは、キャビテーションを解析するための3つのモデリングアプローチを提供しています:バロトロピック法則、熱力学表、輸送方程式モデリング。

当社の経験は、熱に敏感な流体におけるキャビテーションと相変化のための高度なモデリングにより、極低温流体シミュレーションにまで及んでいます。


詳細な事例はこちらをご覧ください。    続きを読む

キャビテーションの発生:(左) 解適合格子なし、(右) 解適合格子使用


複数化学種、粒子流れ、スプレー

マルチフィジックスのアプリケーションでは、多くの場合、性質の異なる2つ以上の流体や、同じ流体の異なる相の流体が関与しています。これらの流体は混合物を形成し、それぞれの間で相互作用が発生します。

Openソルバーは、混合物の物理的性質、濃度、均質性に応じて適用範囲が異なる、幅広い複数流体モデリングアプローチを提供します。

熱力学表による流体定義は、相変化現象を捕捉します。不活性または反応を伴う複数化学種モデルは、汚染物質の追跡のような気体または液体の混合物を記述します。ラグランジュ粒子モデルは、希薄な分散粒子の運動と主相との相互作用を追跡します。これには、例えばスプレー、粒子流れ、サイクロンなどが含まれます。これらのモデルは、マルチフィジックス環境の他のすべての物理現象と結合することができます。


自由に開発・カスタマイズ

OpenLabs™モジュールは、シンプルで学習しやすい構文を提供します。この構文を使用することで、ユーザーはソルバーのほとんどのルーチンをカスタマイズすることができます。

これらの変更は自動的にコンパイルされるため、ソルバーのソースコードに実装されているかのように高速に実行されます。


フルエンジンCFDシミュレーション

OMNIS™/Open-DBSのNLHと燃焼モデルを用いたフルエンジンの計算


さらに詳細はこちらをご覧ください。  

ホワイトペーパーを読む       ウェビナーを見る

低排出ガス、高信頼性、高効率といった将来の航空機エンジンの要求を満たすために、1つのコード内で完全な航空エンジンのシミュレーションを可能にする、高効率な完全結合型RANSベースのアプローチを開発しました。

コンポーネント単位のアプローチよりも完全結合型アプローチの利点の1つは、インターフェースの境界条件を推測する必要がないことです。

スマートインターフェース手法は、異なるエンジンコンポーネント、 コンプレッサ-燃焼器-タービン間の直接結合を確実にし、同一 CFD コード内の各コンポーネント間で CFD モデルを変化させることを可能にします。

燃焼プロセスのシミュレーションには、Flamelet Generated Manifold(FGM)法を適用しています。この手法は、古典的な燃焼テーブルアプローチよりも優れており、有限速度効果を確実に捉えることができますが、計算コストも低くなっています。

ノンリニア・ハーモニック法は、翼列間の非定常相互作用と燃焼器出口の非均質性が下流タービン翼列に与える影響をモデル化するために使用されます。 この手法は、古典的なURANSシミュレーションよりも2~3桁高速です。


すべての構成に対応したノンリニア・ハーモニック法

非定常シミュレーションの解析速度が3桁向上

フード、コレクター、またはボリュートなどのコンポーネントの存在を考慮に入れて、ターボ機械の性能をより良く評価することができます。  非軸対称な圧力変動は、ノンリニア・ハーモニック法を用いてモデル化することができ、非周期的で構造非構造混合格子でメッシュ化されたドメインを使用することができます。  

ノンリニア・ハーモニック法では、従来の非定常解析の100倍の速さで過渡現象を解くことができ、クロッキング、翼列の相互作用、トーナル騒音、インレットディストーションなどの現象を捉えることができます。

このユニークな手法は、あらかじめ選択された数の高調波(通常は翼通過周波数とその倍数に関連する)に基づいて、周期的変動のフーリエ分解によって非定常流れ場を計算します。 


さらに詳しい情報はこちらをご覧ください。    ウェビナーを見る

インペラボリュート - 画像提供:Liebherr


流体-構造相互作用

 

 

 

流体-構造相互作用(FSI)は、流体の流れが構造物を変形させ、その反動で流れ場に影響を与えるときに発生します。

空力弾性不安定性の重要性は、ここ数十年の間に、特に航空およびターボ機械業界で大幅に増加しています。軽量化とコスト効率の高い設計への継続的な傾向は、エンジニアに設計段階での限界を押し広げることを強いており、振動応力や最悪の場合は振動破壊につながるリスクがあります。NUMECAは、流体-構造相互作用を予測するためのいくつかのアプローチを提供しています。

  • 流体と構造ソルバーの間の直接的な結合
  • 流体ソルバーと構造ソルバーの間の通信と結合データの補間を管理する結合サーバMpCCIの使用
  • 流体領域と固体領域の間の補間の必要性を排除し、モード形状の構成として記述された構造のグローバルな変形を計算するために、NLH法のハーモニック解を利用し、モード方程式を解く流体ソルバーのモードアプローチを採用

翼のフラッターについての事例     続きを読む


市場に出回っている他のどのソリューションよりも20倍速いターンアラウンドタイム

OMNIS™/Open-DBS CFD ソリューションは、数千のCPUコアとGPU上でなスケーラビリティを持つよう最適化されています(GPUはCPUの2.4倍のスピードアップを実現します)。

独自の収束加速技術である特許取得済みのCPUBooster™テクノロジーと組み合わせることで、計算時間をさらに3~5倍に短縮します。

このトータルパッケージにより、市場に出回っている他のどのソリューションよりも最大20倍高速化されています。


"2年以上前にNUMECAのソリューションに大規模な投資をしましたが、その精度の高さには非常に満足しています。"

株式会社本田技術研究所 四輪R&Dセンター 主任研究員 滝口氏

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"Masten Space Systemsは、次世代の再利用可能な衛星打ち上げシステムを設計するために、HPCスケールでFINEパッケージを多用しました。" 

Masten Space Systems社 航空力学主任 Allan Grosvenor氏

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主な機能

OMNIS™/Hexpress:

  • 完全六面体格子(プリズムなし、四面体なし、ピラミッドなし)
  • ダイレクトCADインポート機能
  • CAD操作・分解ツール
  • 高速ソリューション設定と操作の前後が簡単なメッシュウィザード
  • 境界層部分の高品質セルのためのバッファーセルと境界層の挿入
  • 固体壁の隣またはドメイン内の指定領域におけるユーザー定義センサーに基づく自動細分化手順
  • マルチドメイン機能によりCHTモデルとマルチパートジオメトリーモデルの処理が可能
  • 完全不一致マルチブロック接続により多段ターボ機械のメッシュ作成が可能

FINE™/Open流体解析ソルバー:

  • あらゆるタイプの流体(非圧縮性、低圧縮性、凝縮性、完全凝縮性)と速度(低速から極超音速領域まで)に単一コードで対応
  • CPU-Booster™モジュールにより収束速度が3~5倍に高速化
  • モーダル・フラッター解析モジュールによる内蔵流体-構造相互作用
  • マルチグリッド収束高速化機能
  • マルチドメイン機能
  • 燃焼
  • 輻射
  • ラグランジュ混相流
  • キャビテーション
  • 複数化学種の反応流
  • 熱力学テーブルと燃焼テーブルの生成
  • Pythonスクリプト機能

OpenLabs™: 

  • ユーザーはOpenLabs™によって物理モデルのカスタマイズまたは追加が可能
  • フレキシブルで使いやすいグラフィカルユーザーインターフェイス
  • ユーザーはプログラミングの詳細とコード構造の考慮が不要
  • OpenLabsはさまざな産業用途と学術用途に使用可能
  • ソースコードモデルと比較して同等の計算コストとメモリーコスト
  • すべてのFINE™/Openコミュニティに自由にアクセス可能

OMNIS™/Post:

  • マルチプロジェクトとマルチビューのグラフィカルユーザーインターフェイス
  • Pythonスクリプト機能
  • サーフェスと3次元の局所値
  • 等値線
  • カラーコンター
  • ベクトル
  • 等値面
  • 粒子の雲
  • ラインチャート
  • 積分
  • 式と演算子を使用した物理量定義
  • ライブコプロセッシング

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