ホワイトペーパーの無料ダウンロード – Vol.1

＜フルスケールCFDの活用に懸念がある方必見＞

船舶設計のフルスケールCFDシミュレーション：シミュレーションの考察と実例

Presented by シーメンスデジタルインダストリーズソフトウェア

CFD(数値流体力学)は船舶設計に広く取り入れられるようになってきました。CFDは通常、模型スケールで実施し、試験用タンクの検証データと比較します。ただし、レイノルズ数の増加が考慮されないため、模型スケールの結果からフルス ケールの結果を予測するのは困難です。このため、模型スケールの最適な設計案が必ずしもフルスケールの要件を満たすとは限りません。プロペラや省エネルギー機器といったスケールの違う船舶コンポーネント間の相互作用の検証も模型スケールでは容易ではありません。このホワイトペーパーは、Milovan Peric教授がフルスケ ールCFDに関する通説を精査し、現実的な動作条件下で船舶設計のフルスケールCFD解析を行う方法を提案します。

フルスケール解析の事例

レイノルズ数のスケール変換(拡縮)による影響や計算メッシュ要件などを考慮したフルスケール解析について考察するとともに、フルスケールのCFDシミュレーションを適用した複雑な事例も紹介します。フルスケールシミュレーションは、代替手法に比べて精度と信頼性が高いことが多く、設計パフォーマンスの詳細な理解に役立ちます。

海洋構造物の解析と設計

海洋構造物とシステム全体のフルスケール解析と設計には、デジタルツイン技術が必要です。強力なソフトウェアを使ってシミュレーションすれば、実際に即した動作条件を再現し、適切な設計案を見つけることができます。

ソフトウェアの実例紹介

多くのケースで、模型による実験からフルスケール(実寸大)を推測するより、フルスケールのCFD解析による予測のほうが信頼性が高くなります。

船舶設計のフルスケールCFDシミュレーションの優位性

このホワイトペーパーでは、海洋産業でフルスケールのCFDを使用することへの一般的な懸念を払拭することを目的として、模型スケールではなくフルスケールのCFDシミュレーションをさまざまな場面に適用した結果を考察しました。壁面境界層要件やレイノルズ数による影響を解析した結果、フルスケールのシミュレーションは模型スケールに比べて計算コストがかからず、結果精度の信頼性も模型実験からフルスケールを外挿する場合に劣らないことがわかりました。
特に、亜臨界レイノルズ数で実施する場合、多くのケースで、模型実験に基づく推測と比べ、フルスケールのシミュレーションによる予測のほうが信頼性が高くなります。

シーメンスのソリューション

海洋業界では、すでに多くの熟練ユーザーがCFDシミュレーションをフルスケールで活用し、成果をあげており、今後これが主流になることは間違いないため、躊躇している方もそろそろ始めてみることをお勧めします。
シーメンスのSimcenter STAR CCM+を使って、実際のシステムのデジタルツインを構築することで、システム全体のフルスケール解析を実際の動作条件下で実施するという目標を達成できます 。

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