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産業機器

基準に適合する設計

建設機器や農業機器の製造メーカーでは、政府による厳しい排ガス規制に対応することが大きな課題となっています。排気再循環(EGR)、ディーゼル微粒子除去装置(DPF)、選択触媒還元(SCR)などを含む粒子状物質やNOxを低減させる対処法は、エンジン冷却システムに対する要求や排気システムの高温化に繋がります。サプライヤーから供給されたエンジンは、走行風による空気流れがないタイトなアンダーフードパッケージ内の厳しい温度範囲の下で作動しなければなりません。また、安全性の問題や性能低下を防ぐためには、埃や微粒子の吸い込みを制御する必要があります。冷却性能、高負荷および過酷な環境条件下におけるアンダーフード部品の熱管理が、設計上の優先課題になっています。

冷却流れ、熱マネージメント、ファン騒音、車室内快適性など、設計上の課題の多くが、流体の複雑な流れに大きな影響を受けます。グリル開口部、熱交換器、冷却ファンは、冷却システムにおける重要な機能であり、エンジンルーム内での冷却流れが最大になるよう、これらのサイズと配置を最適化する必要があります。冷却流れを効率的に運び、遮熱材を慎重に配置することで、エンジン、排気、熱交換器の気流による熱に弱いアンダーフード部品の温度を制御することが重要です。このような課題の達成には、わずかな形状の違いが大きく影響します。

その一方で、顧客は過酷な環境条件下での品質、耐久性、快適性を要求します。機械全体とサブシステムは、運転時の快適性の維持に影響を与えます。機械周囲の低速かつ高温な流れと太陽光の負荷によって、空調システムが対処しなければならない追加の熱が発生します。HVACシステムの熱性能を最適化することにより、運転時の快適性が高まり、一般的に燃費も向上します。

 

空力/熱シミュレーションに対し弊社製品群を使用したSAME Deutz-Fahr社エンジニアリング・エグゼクティブ・チームのインタビュー

 

製造メーカーは、競合する”価値”のトレードオフを慎重に判断しなければなりません。エンジニアは、運転上の要件や品質と快適性への期待値を十分に満たし、燃費目標を達成することが課せられています。さらに、十分な冷却を供給することができ、安全性の問題を特定および解決し、適切なタイミングで市場に製品を投入して妥当な利益を上げることができる設計が求められます。このように性能上の要素、コスト、プロセスの効率性を最適化することが常に課題となっています。

従来手法の製品開発では、これら課題を解決する十分な情報を得ることができません。プロトタイプを作成して性能テストと品質評価を行う方法は、多大なコストと時間を要するだけではなく、エンジニアリングチームは、設計上のトレードオフを製品開発プロセスの初期段階 - プロトタイプが完成する数ヶ月あるいは数年前までに把握しなければなりません。シミュレーション主導の設計は、従来のアプローチに比べて設計の初期で有益なフィードバックを得られるだけでなく、政府が定める期間内に規制をクリアするためにも必要不可欠です。設計者が実験を行うことなく、シミュレーションの結果だけで設計の最終判断を下すことができるだけの、高い精度とロバスト性を多くの分野で達成しています。

PowerFLOW独自の本質的に非定常な格子ボルツマンに基づく物理特性により、非常に複雑な形状であっても、実世界での非定常な現象を正確に予測することが可能です。PowerFLOWでは詳細な車両形状でも簡略化せず扱えることから、非定常での空力、熱マネージメント、および空力騒音のシミュレーションを正確かつ効率的に行うことができます。PowerFLOW製品群を適用することで、設計プロセスとエンジニアリング予算に与える影響が少ない設計プロセスの初期段階において、製品の性能を評価することができます。弊社のソリューションを設計プロセスに取り入れて頂いたお客様は、短期間で費用対効果を確認して頂けます。PowerFLOWのアプリケーションは、世界をリードする多くの産業機器の製造メーカーに十分に検証され、実際の設計開発で利用されています。弊社のソフトウェアを導入またはコンサルティング業務で実績のある企業:AGCO、Same Deutz-Fahr、Fendt、Valtra

産業機器分野におけるアプリケーション

熱マネージメント − 冷却流れ、熱制御、電子部品/バッテリー冷却、ドライブサイクルシミュレーション、吸気ポート周りの温度上昇、キーオフ/ソーク

空調 − 車室内快適性、HVACシステム/ファン騒音、HVACユニット/分配システムの性能、デフロスト/デミスト