海洋産業向け数値流体力学 (CFD): 船舶設計最適化のためのシミュレーション

海洋アプリケーションにCFDシミュレーションを適用する方法についての特別レポートをダウンロードしてお読みください。

海洋業界はこれまで、曳航水槽の縮尺モデルを使って船舶性能を予測してきました。この方法は依然として有効ではあるものの、シミュレーション、特に海洋の数値流体力学 (CFD) の普及によって、船舶の振る舞いをデジタルで検討できる可能性が生まれてきました。シミュレーションは、プロペラ力学などのフルスケールの船舶性能を現実的な稼働条件下で解析するのに有用です。この特別レポートは、DNV-GL、ABSといった大手企業のエンジニアと造船技師がSimcenterソフトウェアを海洋CFDにどう活用しているかを説明します。

このユーザー事例レポートの内容

• 流体力学のシミュレーション
• 空気力学解析
• 推進システム
• 数値曳航水槽
• 設計探索の自動化

流体力学シミュレーションは、曳航水槽試験に代わるものです。

曳航水槽は、これまで100年以上にわたり、流体の解析に使用されてきました。しかし、曳航水槽モデルの構築と試験にはコストも時間もかかるため、通常、設計サイクルの終盤になるまで開始されません。試験は、設計案を早期に詳しく理解するためというよりも、完成間近の設計案を検証し、微調整するために用いられます。

CFDシミュレーションは、曳航水槽の試験に代わる新たな選択肢です。エンジニアが船舶の性能をデジタルで試験し、仮想モデルを使って、曳航水槽を数値化します。流体力学シミュレーションは短時間でセットアップして実行できるため、設計プロセスの初期段階に適用できます。その結果、より良い設計案を作り上げ、船舶設計に新たな革新の道を開きます。

この特別レポートは、CFDシミュレーションの適用事例を多く紹介するほか、船体の流体力学の最適化やキャビテーションの予測を含めたプロペラシステムのモデリングについても説明します。また、迅速な設計評価の利点とマルチフィジックスモデルの船舶分野への適応性についても触れます。

海洋アプリケーションに対する設計最適化について読む

船舶の効率化と革新を競うレースの先頭に立つには、設計変更が船舶の実性能に及ぼす影響を素早く予測しなければなりません。設計探索ソフトウェアは、ユーザ定義の要件から多様な設計案を駆動し、迅速に自動で評価することで、CFDシミュレーションを次のレベルへと高めます。

このレポートをダウンロードして、IBMVが設計最適化を通じて低エネルギー消費のデバイスを開発した事例と、ABSが設計探索の自動化によってプロペラの性能を向上した事例をお読みください。

海洋アプリケーションにフルスケールのCFDシミュレーションを使用する理由

船舶設計を模型スケールで試験すると、予測精度に不確実性が生じます。実際の性能を推定するには結果のスケーリングが必要であり、相関性の精度が損なわれかねないためです。フルスケールで実行するCFDモデリングは、結果のスケーリングが必要ありません。さらに、フルスケールでのシミュレーションは、境界レイヤーの効果を正しく捉えるため、プロペラの性能も正確に予測できます。海洋アプリケーションにフルスケールのCFDシミュレーションを適用する利点については、こちらのホワイトペーパーをご覧ください。

造船技師とエンジニアが海洋CFDソフトウェアを使用すると、実際の稼働条件下での船舶性能をフルスケールで検討できます。オートメーションの最近の進化は、設計者がわずか数時間で試験を実施し、複数の設計案を簡単に探索し、設計を最適化して最も効率的な設計案を製品化することを可能にしました。

海洋数値流体力学 (CFD)ソフトウェアを使用する主な利点

海洋CFDソフトウェアを使用すると、船舶性能のすべての側面を現実的な稼働条件のもとで検討できます。シーメンスのマルチフィジックスCFDソルバーは、海洋シミュレーションに必要なあらゆるソリューションを持続的に提供するよう設計されています。

• 船体抵抗の推定
• キャビテーションを含めたプロペラの性能予測
• プロペラまたは仮想ディスクのいずれかによる自航シミュレーション
• 船舶運動、電動応答、波の相互作用の推定
• 空気力学と流体力学のシミュレーション統合
• 流体力学と応力抵抗のシミュレーション統合
• 1Dシステム・シミュレーション・ツールとの練成シミュレーション

詳しくはこの概要ビデオをご覧ください。

船舶設計プロセスのあらゆる段階のソリューション

シーメンスのソリューションは、初期の概念設計段階から、最終的な製品化、実稼働までの全期間にわたって船舶デジタル・ツインを作成します。性能予測に必要な次の機能を提供しており、設計目標に短期間で到達するよう支援します。

• マルチフィジックス・シミュレーション
• 空気力学と流体力学のシミュレーション
• 1Dシステム解析
• 構造の完全性と耐久性の予測
• 自動探索と設計最適化
• インテリジェントなレポート生成とデータ分析

ソフトウェア、物理テスト、エンジニアリングサービスを備えるシーメンスのソリューションは、効率化にとどまらない成果を発揮します。包括的な製品ライフサイクル管理システムの一環としてこれらのソリューションを使用しましょう。