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2022.07.08 ブローホール型波力発電プラントの性能評価システムの開発OpenFOAMに付属のwaveFoamを用いて海岸に設置されたブローホール型波力発電プラントの性能評価システムを開発しました。 解析領域としては海岸より300ｍ沖までの海底地形から水面から20ｍ上空までをモデル化しました。海底地形の標高データから、海底のSTLファイルを作成するツールを開発しました。地形を含むメッシュとブローホール内の解メッシュを独立に作成して接続することにより、解析メッシュを作成しました。沖合からの入射波を、波長の異なる100波の重ね合わせとして与え、タービンのＰＱ特性を考慮した、三次元ニ相流解析を実施しました。 解析結果からブローホールタービン内の空気出力を算出し、プラントの立地条件による発電効率の評価が可能なシミュレーションシステムを構築しました。
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2024.01.25 樹脂流動解析と樹脂材料の話樹脂材料と一口にいっても千差万別、原材料製造メーカーがしのぎを削って数多の材料を日々開発しています。 昨今、日本国内においても海外メーカーが製造する樹脂材料を使用している製品が非常に多くなっています。 かつてほど画一的な大量生産といわれなくなった樹脂成形ですが、人知れずどこかの工場でまだまだ大量生産が行われています。 さて、そんな樹脂材料ですが、世界中で使われている材料のグレード（銘柄）は数万とも、更にそれ以上とも言われています。成形メーカーが独自にブレンドしたり成分調整を行ったりすることもあり、正確なデータは存在していません。その物性、特性も様々で樹脂成形品の製造には苦労が絶えません。 射出成形用の金型設計を行う場合、ほとんどの場合において指定された成形材料が、どの程度体積変化（成形収縮率を）をするのか検討するところから始まります。材料ペレットと呼ばれる粒状の材料を、射出成形機内で溶融し、その溶融された樹脂材料を金型へ充填することでプラスチック製品を製造しますが、溶融状態から冷却されて固化する過程で収縮し小さくなります。 成形機で充填速度や圧力、温度を調整することである程度の抑制は可能ですが、収縮をなくすことはできません。そのため金型は、成形品が小さくなることを見込んで、製造したい製品のサイズよりも僅かに大きい寸法で作成しています。この収縮見込み寸法がズレていると狙った寸法が得られず、成形品は規格外となってしまいます。 金型設計の際、収縮率を検討する上で金型設計者が先ずに気にすることは、結晶性樹脂なのか？非晶性樹脂なのか？です。非晶性の材料は、収縮率がおよそ1％未満と小さく、収縮による寸法変化が余りありません。したがって反りや捻じれなどタチの悪い変形もあまりしません。そのかわり小さくならない分、金型への食いつき、張りつきによって離型（型から取出す）が難しくなることがあります。樹脂流動解析でも解析結果に直接現れないため、間接的に評価するなど工夫が必要です。例えば、解析結果上で収縮率が0.1％を下回る場合には離型注意などフラグを立て成形TRYで離型不良が発生するかどうかの検証を行い、予め経験値を積み上げておく必要があります。 結晶性材料はどうでしょうか。エンジニアリングプラスチック（以降、エンプラ）に分類される材料は大半が結晶性材料で1.0％～4.0％程度の収縮率を示します。結晶化度が大きく変化し且つ局所的に変化するため、同じ金型で成形を行っても条件次第で寸法変化が大きく出たり反り、変形といった不具合は比較的出やすい傾向にあります。加えて成形サイクル短縮を目的として金型温度の設定を低めにすると、結晶化度が下がって大きめの寸法になるだけでなく、一般的に”後収縮”と呼ばれる寸法変化が発生します。数週間～数ヶ月というスパンで寸法や変形の状態が変化するため変化を捉えにくく注意が必要です。場合によって1ヶ月倉庫保管してから出荷検査を実施するといったこともあります。この”後収縮”については、樹脂流動解析上で評価する方法が確立されておらず評価が難しい現象です。 他にも分子配向や分子破断による材料劣化といった、予測の難しい現象は樹脂流動解析上では割愛されていることが多く、まだまだ発展途上と言えるかもしれません。しかし、より良く解析結果を読み解き製品の仕上がりを予測するには、時としてこういった知識が必要になることがあります。ソフトウェア上で得られる結果数値だけに捕らわれず、是非興味を持って実機との比較を元に掘り下げてみてはいかがでしょうか。
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2022.07.11多岐管の流量最適化Adjointトポロジ最適化（出口流量均一化）
HELYX-Adjointを使用したトポロジ最適化の事例です。 多岐管の出口流量を均一化するために最適化ツールを使用したデモ解析です。配管の場合は１Dのモデルに落とし込む事で複雑な圧力損失の計算を行う事ができますが、流量を調整するための弁等が設けられないような複雑な形状で流量を均一化したい場合には、流路自体の変形が適している場合があります。この様な場合、流量や速度の均一化を目的関数として適切な領域(この場合は流出口)に指定する事で、HELYX-Adjointのトポロジー最適化あるいは形状最適化を使用し、自由曲面により構成される最適な形状を得る事ができます。 HELYX-Adjointのトポロジー最適化はレベルセット法を用いる体積領域最適化手法で、メッシュ変形をせず最適化を行うため、最適形状の予想ができず大きな変形を伴う最適化に適しています。
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9999.12.31Isight/Tosca最適化 無料体験セミナー
Abaqus Extendedライセンスで「Isight」による自動化/最適化、「Tosca」によるトポロジー最適化を行うことができます。 本セミナーでは実際にソフトウェアを操作し、Abaqusと併せた最適化を体験いただけます。Abaqusご購入検討中のお客様も是非この機会にご参加ください。
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2022.07.08潜水艦用超音波機器開発のための試験装置での解析業務
【課題】 潜水艦は、窓を持っていないので、ソナー（水中音波探知機）が水中の物の位置を検知するのに用いられます。ソナーは、超音波を発して、反射されてきた波形を記録します。ソナーは、周辺地域の他の潜水艦を検知するのにも用いられるので、動作中は、雑音を最小にするように設計されます。敵対的な状況下で、静寂にすることは、他の潜水艦に気付かれずに航行することを可能にします。したがって、音響信号の解析と処理は、対立状況下で死活問題になります。この様な状況下では、潜水艦の音響モニタリングシステムが、敵によって見つけられる前に、敵の潜水艦を見つけることができるならばそれは有利になります。 【ビームフォーマー(Beamformer)のテスト】 ロッキード社／海洋レーダー・センサーシステム部門は、ニューヨーク州のシラキュースに拠点があり、潜水艦の戦闘システムのための音響処理システムを設計・製造しています。同部門は、潜水艦の船体に取り付けられたセンサーから音響データを受信し、そのデータを使って、例えば、他の潜水艦のような目標を見つけて、追跡する機器を設計しています。この機器は、センサーからの音響信号を入力する受信機とビームフォーマー フィルターから構成されます。ビームフォーマーは、信号強度、信号方向に関する情報を提供する空間フィルターの働きをします。そのためにビームフォーマーはアレーが指定された方向を向くようになっています。それによってビームフォーマーは、ある指定された方向から以外の受信信号を抑圧します。音響統合・テスト グループは、ロッキード社で設計・製造された受信機とビームフォーマー ユニットを完成させ、テストすることを担当しています。 【問題の解決】 音響統合・テスト グループは、潜水艦での音響アレーをシミュレーションする特別テスト機器（Special Test Equipment、STE）と呼ばれている機器を設計しました。STEは、ワークステーションから外部コマンドを受け入れて、Unit Under Test（UUT）を動作させ、ワークステーションへデータを入出力します。 ユーザー：ロッキード・マーチン社／海洋レーダー キーワード：防衛分野のアプリケーション/潜水艦の音響信号解析 関連製品：DADiSP
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SOLIDWORKSにアドオンするので、習得が簡単で、設計の形状、適合性、機能を最適化すると同時に設計案を解析および修正可能。
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