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産業機器:熱害

安全かつ信頼性の高い熱マネージメント


Interpolated temperatures for engine components and the exhaust system

車両内の多数の部品が極めて高温になると、近接する部品の劣化や破損の可能性があり、安全性、耐久性、あるいは保証上の重大な問題に繋がります。コスト削減と重量低減のためにプラスチック部品が使用されることが増えていますが、プラスチックは温度変化の影響をより受けやすい素材です。グローバル化の進行により、非常に広範囲の温度環境での車両走行を考慮する必要があります。コストのかかる後期での設計変更、さらには生産時の不具合を回避するためには、部品の配置、熱シールドを慎重かつ詳細に分析しなければなりません。


Some of the components which design can be improved using thermal protection simulation methodology

技術課題

従来の車両の熱設計は、膨大なサーモカップルを伴う熱風洞での実験や路上テストに大きく依存していました。テストプロセスには多大なコストと時間がかかり、柔軟性もありませんでした。このテストではサーモカップルによる計測を行いますが、エンジニアは熱の問題が発生しうる箇所を先験的に予測しなければなりません。しかしながら、床下の流れには強い乱流特性があるため、その予測は不可能に近いのが現状です。再設計と再テストに依存する方法は高価かつ当たり外れが大きく、最も高温になる箇所を最終的に特定できないことも多くなります。本質的に非定常な乱流特性を風洞で視覚化することはほぼ不可能ですが、部品を適切に配置し保護するためには、このような複雑な構造を理解しなければなりません。さらに、非常に高温になる部品に関して、その温度は周囲の流体における熱伝導、輻射、対流の複雑な相互作用の結果であり、正確に予測することは極めて困難です。

車両の開発プロセスの迅速化と改善に対する市場の要求が増大する中、車両設計プロセスの初期段階で熱害に対応するためには、より効果的な手法が必要であることは明らかです。熱害に関する問題を解決するためには、関係する物理特性を捕捉する高品質なシミュレーションが必要になります。

ソリューション

弊社は、車両の熱害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現象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、温度を正確に予測し、車両全体の流れと温度場を視覚化することが可能になります。これにより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案することができます。シミュレーションとモデルの設定に要する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、熱性能における改善を評価することが可能になります。

熱風洞での実験で、車両の熱性能を評価し、潜在的なホットスポットを特定することは可能です。弊社のシミュレーションによるソリューションでは、ホットスポットを予測するだけでなく、その背後にある物理的な原因を解明することができます。これらの洞察により、より効率的な設計と優れた熱ソリューションが実現します。弊社の熱ソリューションを活用することで、設計コストを大幅に削減しながら、最初のプロトタイプにおける熱関連の失敗を大幅に減らすことができます。

弊社の熱害ソリューションでは、以下が可能です。

  • ホットスポットの特定をする
  • 部品の寿命と信頼性を向上する
  • 熱シールドを適切に配置または除外する
  • 部品レイアウトの最適化
  • 実験の廃止による開発コストの削減

 

EXA SOFTWARE USED FOR THIS APPLICATION

Simulation Preparation: 
Simulation: 
Results Analysis: