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モータースポーツ:人体快適性

車室内快適性の維持

ドライバーと乗客・同乗者に十分な快適性を提供することは、設計上の重要な項目です。これは、自動車、トラック・バス、産業機器、鉄道、航空機など、あらゆる種類の交通手段に共通する課題です。HVAC空調は、影響力と権威のあるJ.D. パワー・アンド・アソシエイトのAPEAL調査でも重要な要素として指摘されています。客室のクールダウンと温度上昇に要する時間は、重要な設計要件であるだけでなく、多くの場合規制の対象となっています。ブランドのグローバル化の進行により、車両の設計ではこれまでになく広範な環境条件での走行を考慮しなければならなくなっています。極端な高温や低温、強い太陽放射、場合によってはエンジンに大きな負荷がかかる過酷な条件もあり得ます。また車両の電化も、HVACシステムの設計にさらなる効率性を求める要因になっています。

客室自体の設計が乗客の快適性要件に適合することは非常に重要ですが、現在のHVACシステムでは燃費を10%まで削減できることもあり、空調システム全体の効率性が燃費性能にとって不可欠な要素になっています。

設計サイクルの初期段階で客室の温度環境に対応することは、乗客・乗員の快適性と優れた燃費という目標を実現する上で重要です。

技術課題

従来の車室内快適性評価は、プロトタイプによる実験に大きく依存していました。実験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。特に太陽放射は重要な要素ですが、風洞での気候実験では限定された範囲でしか再現することができません。また表面温度と流体温度を測定するだけでは十分ではありません。乗客の快適性は、温度、熱伝達率、流速、衣服、体型、体重など、さまざまな要因が影響する複雑な生理的機能によって左右されます。実験では、そのような評価を行うことはほぼ不可能です。

ソリューション

弊社は、車室内快適性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。大規模な乱流を解明することで、熱伝達係数を正確に予測することができます。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。PowerTHERMは、太陽放射のモデリングを行う高度な機能と、クラス最高の独自の快適性生理モデルを備えています。PowerFLOWとPowerTHERMを組み合わせることで、長時間に渡る車室内の気温を正確に予測し、温度上昇とクールダウンの時間を計算し、車室内全体の流れ場と温度場を可視化することが可能になります。これにより、問題のある領域を特定するだけでなく、設計サイクルの初期段階で問題を解決するための設計提案を行うことができます。また形状設定、シミュレーション、可視化、設計変更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、車室内快適性における改善を評価することができます。

弊社の車室内快適性ソリューションでは、以下が可能です。

  • 車室内の温度分布を評価する
  • 乗客の快適性レベルを評価する
  • 車室内のHVACの流れを最適化する
  • クールダウンと温度上昇に要する時間を制御する
  • HVACシステムの能力を最適な規模に調整する
  • プロトタイプの作成に先立ちシステムの性能を予測する

EXA SOFTWARE USED FOR THIS APPLICATION

Simulation Preparation: 
Simulation: 
Results Analysis: