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産業機器:デフロスト / デミスト

シミュレーションで視界をクリアにする

自動車における最も顕著な物理現象の一つとして、寒い朝、フロントガラスやサイドウィンドウの視界がいかに速くクリアになるかということが挙げられます。霧や氷層は安全上の大きな問題であるため、各国において視界が確保されるまでの最長時間に関する規制があります。J.D. パワー・アンド・アソシエイツの初期品質調査で、デフロストとデミストが評価対象になっている事実からも重要性が伺えます。デフロストとデミストのスピードは、HVACのダクトとレジスターの詳細設計、気温、速度、乱流など、さまざまな要因に左右されます。従って、HVACシステムの設計を最適化することは、難しい課題です。

技術課題

レジストリの形状とダクトの微妙な形状による流れの相互作用に応じて、流れの方向、速度、乱流レベルは大きく変わります。これらはフロントガラスとサイドウィンドウ表面の流れに影響し、霧の膜の蒸発や融解速度を左右します。デフロストとデミストを正しく予測するには、こうした複雑な物理現象を正確にシミュレートする必要があります。デフロストとデミストは本質的に非定常ですが、従来の流体シミュレーションツールは本来非定常ではないため、形状が複雑さを伴う場合に正確な結果を導く事は困難です。実験によりフロントガラスとサイドウィンドウの乱流を視覚化することはほぼ不可能ですが、最適なシステムを設計するには、このような複雑な構造を理解しなければなりません。


イメージ上:フロントガラスの速度分布:シミュレーション結果と実験。イメージ下:デフロスト/デミストシミュレーション手法により設計を改良できる部品。


ソリューション

弊社は、デフロストとデミストに関する課題解決に最適なソリューションを提供しております。PowerFLOW独自の本質的に非定常な格子ボルツマン法に基づく物理特性により、最も複雑な形状に対しても実世界での非定常な条件を正確にシミュレートすることが可能です。PowerTHERMは、高精度かつ非定常型、完全連成の熱伝導および輻射ソルバーです。PowerFLOWとPowerTHERMを組み合わせることで、温度発展を正確に予測し、流れと温度場を視覚化することが可能になります。これによってエンジニアは問題のある箇所を特定し、課題を解決する設計改善案を提出することができます。PowerDELTAによるモデルのセットアップ、シミュレーション、PowerINSIGHTとPowerVIZによる視覚化、PowerCLAYによる設計変更を通じてターンアラウンドタイムが短縮されるため、ベースラインの設計変更を迅速に行い、デフロストとデミストの性能改善を評価することが可能になります。

弊社のソリューションには、次のような特徴があります。

  • フロントガラスとサイドウィンドウの気流と温度分布を評価する
  • ダクトおよびレジストリの設計と配置を最適化し、フロントガラス上の流れの分布を最適にする
  • デフロスト速度を予測する
  • デミスト速度を最大にする
  • 規制試験に初回で合格できるようになる

デフロスト/デミストアプリケーションに関連する弊社ソフトウェア

EXA SOFTWARE USED FOR THIS APPLICATION

Simulation Preparation: 
Simulation: 
Results Analysis: