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Simcetner Amesim マルチフィジックスのシステムシミュレーション

Simcenter Amesimソフトウェアは、メカトロニクスシステムの性能を仮想的に評価して最適化することを可能にする、システムシミュレーションのプラットフォームです。製品初期開発の段階から最終的な性能検証と制御キャリブレーションまでの、システムズエンジニアリング全体の生産性向上に貢献します。
 

Simcenter Amesimは、メカニックス、エレクトロニクス、ソフトウェアを統合したシステムを同時に最適化するツールとして、メカトロニクス製品の開発に活用することができます。 Simcenter Amesimには、すぐに使えるマルチフィジックスライブラリ、各種アプリケーション、製品種別に特化したソリューションが組み合わされた、強力なプラットフォーム機能がサポートされています。Simcenter Amesimは、主要なCAE、CAD、制御ソフトウェア開発ツールとの組み合わせが容易で、 製品開発プロセスに統合することができるオープンな環境を提供します。

特徴
  • すぐに使用できるマルチドメイン、マルチフィジックスの豊富なコンポーネントライブラリー
  • モデリング、解析、データ管理の強力なプラットフォーム機能
  • 各種製品分野に特化した詳細なアプリケーションソリューション
  • 3D CAD、3D CAE、制御アプリケーションソフトウェアとの統合機能
  • Functional Mockup Interface(FMI)、Modelicaのサポート
  • Micorsoft Excelとのシミュレーション連携
 

マルチドメイン、マルチフィジックスのライブラリー

Simcenter Amesimは、6,500以上のコンポーネントの、物理現象の解析表現に基づくマルチフィジックスのライブラリーを提供します。 産業界のパートナーの協力を得て開発され検証されているライブラリーを用いることで、ユーザーはモデル作成の時間を節約することができます。 この幅広いコンポーネントは、ハードウェアモデリングとソフトウェアモデリングの両方をサポートしており、設計初期段階からの制御ストラテジーの検証に活用することができます。

電気
・電動機とドライブ
・蓄電
・電気の基本とコンバーター
・静電変換
・電気機械式
・自動車電装
・燃料電池
流体
・油圧
・油圧部品デザイン
・空気圧
・空気圧部品設計
・ガス混合
・充填
制御
・信号制御
・エンジン信号制御
航空宇宙
・宇宙航空学
・航空機用燃料システム
・液体推進
・ガスタービン
・航空機エレクトリック
力学
・1Dメカニカル
・2Dメカニカル
・3Dメカニカル
・カムとフォロワー
・パワートレイン
・ビークルダイナミクス
熱力学
・サーマル
・熱水力学
・熱油圧部品設計
・冷却システム
・熱交換器部品
・二相流
・空調
内部燃焼機関
・ CFD1D
・ IFP engine
・ IFP exhaust
・ IFP drive
 

適用分野とアプリケーション

自動車の性能と快適性を確保しながら、厳しい排出規制とコストの制約に対応するためには、車両全体を詳細に検討できる新しいエンジニアリングプロセスを適用することが必要です。システムシミュレーションは、乗用車自動車OEM、サプライヤー、トラック、バス、オートバイ、鉄道の製造企業のための効果的なソリューションを提供します。


Simcenter Amesimは、幅広い性能に対応するシミュレーションモデルを作成することができ、設計初期段階から詳細な仮想検証を行うことを可能にします。

 

電動パワートレイン

電気自動車の複雑なエンジニアリングに対応します。バッテリー容量の決定、電気機械の設計など、サブシステムの設計と検証、全体の統合を、効率的なワークフローで実施することができます。

 
内燃機関の設計と制御

吸気系から燃焼、排気の後処理まで、完全な内燃エンジンのシステムを最適化します。エンジン制御の開発と検証をサポートするための物理プラントモデルを構築し、パワートレインと車両の全体構成と統合してでエンジンを検討することができます。

燃料噴射

活性化エネルギーを最小限に抑え、ニードルリフト量を適切にし、的確な燃料供給を実現するインジェクターの設計を可能にします。油圧損失、圧力振動、騒音振動を減らすために、ポンプ形状、カム形状、制御バルブの設計を最適化しすることができます。

潤滑

ポンプ、ベアリングの油圧と、メカニカルなクランクシャフト、カムシャフトのサブシステムの統合シミュレーションにより、流量とエネルギー損失を計算します。油圧回路の油圧力学と熱挙動を解析します。

バルブトレインとクランクトレイン

バルブトレインとクランクトレインの動的挙動をシミュレートします。エンジンサブシステムの損失を総合的に評価して、エンジン効率と燃料消費量への影響を評価します。性能を最大化するため最適なサブシステム設計と組み合わせの探索をすることができます。

冷却システム

冷却システムの設計を改善し、接続するサブシステムとアンダーフードとの相互作用を理解することができます。エンジンのウォームアップと燃料消費量、車内暖房などの関連クライテリアをモデル化し、分割冷却、電動ポンプなどの形状や特性の変更による影響を調べることができます。

パワートレイン、トランスミッションシステム

性能、燃費、運転性、快適性、信頼性をバランスさせ、あらゆる種類のトランスミッションシステムの統合を最適化します。損失を予測して燃費を向上させ、要因を解析し接触力変動を減らすことで、騒音や振動を減らすことができます。

車両システムのダイナミクス
シャーシ構成部品をモデル化し、快適性、取り扱い性、安定性、運転性、燃費をバランスさせます。システムと制御を設計し検証することを支援する、拡張性のあるソリューションを利用できます。
HVACと室内快適性

空調系とヒートポンプシステムを設計し、冷却システムと室内環境の熱的相互作用を解析することができます。室内の冷暖房プロセスを最適化し、追加ヒーターが乗客の熱的快適性に及ぼす影響を総合的に調べることができます。

航空宇宙システム

航空宇宙関連機器の重要な性能を最適化し、物理テストを削減するために、Simcenter Amesimは、仮想統合航空機(VIA)アプローチを使用して、モデルベースのシステムエンジニアリング、モデリングとシミュレーション、妥当性確認と検証のプロセスをサポートします。Simcenter Amesimは、製品開発に携わる組織間のエンジニアリング共同作業を可能なものにします。

 
航空機システムのデジタルツイン
Simcenter Amesimは、VIAアプローチを可能にするための、航空機システムのデジタル検証モデルを迅速に構築することを支援します。

機内環境制御システム

エネルギー管理、空調、換気を最適化することで、乗客と乗務員の快適性を確保します。動的な条件での温度、湿度、圧力、圧力変化を考慮して効率の高いシステムを設計し、安全性向上と軽量化することを可能にします。

燃料システム

認証要件を満たしながら、効率を改善し、燃料システムの重量とエネルギー消費量を削減することを可能にします。航空機の姿勢、加速度、翼の曲げとねじれを考慮しながら、複雑な形状のタンクの加圧、給油、燃料の充填と取り出しを最適化することができます。


電気システム

航空機の電気ネットワークと熱の作用を考慮し、より統合された電気システムのモデルを作ることができます。電力ネットワークを把握し、定常状態と過渡状態での発電機と負荷の影響を解析することができます。

フライトダイナミクス

航空機の安定性を最適化し、初期段階の自動操縦装置の設計を改善することができます。質量、慣性、重心位置の影響を考慮し、航行中の操縦品質を評価することができます。

航空機エンジンと設備

従来型と革新的な航空機エンジンアーキテクチャでの性能をバランスさせることができます。機内環境条件やコンプレッサやタービンの劣化を考慮しながら、さまざまな運転条件でそれらの完全な熱力学サイクルを解析し、機器と運転状態を統合します。

ランディングシステム

機械、流体、電気、熱力学の相互作用をシミュレートし、さまざまな動作条件下でシステムのサイズの選択肢を評価することができます。衝撃吸収の要求を満たしながら、引出しと格納のキネマティクスを最適化し、ブレーキとステアリングのシステムを改善することができます。

フライトコントロール

主航行制御用のサーボ油圧、電気機械、電磁油圧のアクチュエータ動作、軽飛行機用のケーブル作動、高揚力装置用のロータリーアクチュエータ動作を解析することができます。熱力学、油圧、電気システムの統合作用を考慮し、性能を評価することができます。

 
油圧システム
さまざまなサイズ選択のシナリオで、航行油圧システムの挙動をシミュレートすることができます。油圧システムを航行制御、電気システム、着陸システムと統合して、航空機全体の性能を評価することができます。認証要件を満たすための、システムの性能劣化の評価を行うことができます。

Amesimは、産業機械の開発で求められる、油圧、空気圧、電気、機械、熱を含むマルチフィジックスのシステム最適化を行うことができます。

  • マルチフィジックスのシステムを最適化し、製品性能を向上
  • 詳細な仮想検証を可能にする、過渡現象のシミュレーション
  • PLCプログラムの検証とキャリブレーションにより、試運転時間を短縮
  • エネルギー損失の問題を解決し、エネルギー効率を改善


Simcenter Amesimを用いて、アクチュエータ動作、流体部品、機械システムと電気システムとのカップリングによって発生する振動問題を容易に解決することができます。発電機、モーター、ポンプ、コンプレッサー、油圧、空気圧システムのローターダイナミクスの振動挙動を時間領域でシミュレートし、システム応答時間の乱れを修正し早期摩耗のリスクを軽減するのに役立ちます。
開発プロセスの早い段階で機械で発生する熱を理解し、熱交換器、冷却回路、ポンプ式油圧回路を含む、必要とされる冷却システムのサイズを決めることができます。適切な冷却システムの導入により、機械の耐久性を向上させることができます。

土木建設の重工機械の製品開発では、処理能力や様々な発揮性能に加えて、汚染物質排出量や、騒音、安全などの規制にも対応し、製造コスト、所有総コストに優れた設計をすることが必要です。
サプライヤーは自社の競争力を高めるために、最終製品メーカの仕様に合わせてサブシステムの性能を最適化する能力が求められます。
開発初期段階から仮想性能評価を可能にするシステムシミュレーションは、製品設計のベースとなります。 Simcenter Amesimは、インテリジェント重機システムの複雑さに対処できるソリューションを提供します。

 
  • 燃料消費量を正確に予測
  • 設計オプションと制御ストラテジーの影響を分析
  • 機械稼動中のエネルギーの回収
  • 廃熱回収システムの仮想評価
  • サブシステムの性能を最大限に活用
パワートレインシステム
Simcenter Amesimにより、空気吸入系、燃料噴射、燃焼、エンジン制御の総合的なエンジンシステムを最適化し、革新的なトランスミッションを設計することができます。機械とソフ
トウェアを同時に最適化し、制御ストラテジーの迅速な検証が可能になります。
 
車両サーマルシステム
熱サブシステムパラメータ設定と解析をSimcenter Amesimで容易に行うことができます。エンジンの冷却、潤滑、空調、室内システムなどの車両の熱管理サブシステムの解析が可能です。

 
車両システムのダイナミクス
シャーシシステムの静的および動的性能を評価します。 Simcenter Amesimを用いて、制動距離の短縮と振動低減のためにシャシーシステムを最適化し、乗り心地と生産性向上を実現することができます。

 
電気システム
バッテリー、ドライブ、電気モーターなどの電気と電気機械のシステムをシームレスにシミュレートします。 Simcenter Amesimは、消費電力の予測、過渡応答評価、熱影響の問題の解
析をすることができます。

 
油圧作動システム
Simcenter Amesimは、クレーン、クローラ、土木、採掘設備、工作機械などのための堅牢な流体駆動システムの設計を支援します。可変容量型ポンプやロードセンシングなどの利用による発電量を削減の検討や、自動姿勢制御などの機能開発を可能にします。
 

システムシミュレーションは、船舶と海洋機械システムのコストと技術革新のリスクを低減しながら、運用コスト削減、CO2やNOxの排出量削減を実現するための効率的なソリューションを提供します。Simcenter Amesimを用いることで、開発プロセスの早い段階でスマートシステムのダイナミックな性能を予測することができます。エンジンサブシステムの、空気吸入系、燃料噴射、バルブトレイン、潤滑、冷却を含む解析が可能です。さらにパワートレインシステムのノイズ、振動、NVH性能の詳細を把握することができます。

Simcenter Amesimは、さまざまなシナリオで、従来型、ハイブリッド型、または電気バッテリなどの複数のパワートレイン構成の仮想性能検証を行い、船舶の推進システムの流体ダイナミクス性能を最適化するのに役立ちます。エンジンモデルと制御を船舶全体のアーキテクチャに統合し、さまざまな負荷状況での燃料消費量とNOx排出量を推定できます。 SimcenterAmesimを用いて、客室のHVAC、デッキクレーン、ステアリングシステムなどの、電気、油圧、機械、熱システムの効率を向上させることができます。


 

石油、ガスの供給システム
Simcenter Amesimは、石油とガスの供給のための、海中制御、緊急安全、掘削システムの設計と仮想性能検証をするための幅広いコンポーネントを提供しています。
Simcenter Amesimを用いて、高圧ユニットポンプの起動時の挙動、アキュムレータの充填時間、供給パイプラインの加圧時間、ゲートバルブのダイナミクスを評価できます。緊急シャ
ットダウン手順などの個別のイベントをシミュレートして、海底でのゲートバルブ閉鎖の過渡応答時間を表示できます。 Simcenter Amesimにより、締め付け装置、パイロンのバランス
調整、巻き上げ機器の流体駆動システムの仮想性能検証を行い、消費電力の削減をすることができます。

ガスタービン

Simcenter Amesimには、あらゆる発電用ガスタービンサイクルをモデル化できる独自のコンポーネントセットが組み込まれています。
コジェネレーション、燃料、潤滑システムを最適化し、燃焼と熱力学的サイクルが汚染物質排出に与える影響を評価する機能を提供します。起動と停止の考慮を含む過渡運転中のガスタ
ービン全体の性能と効率に対する、制御方法の効果を評価することもできます。

グリーン電力生産の支援

Simcenter Amesimは、風力タービンの最適化を支援します。 タービンブレード、ギアボックスなどの機械的サブシステムと、発電機と送電網とのカップリングを解析できます。
Simcenter Amesimは、ピッチとヨーコントロールの駆動と制御のシステムの開発を可能にし、冷却と潤滑システムの最適化、ギアボックスとドライブラインのねじり振動の低減
に活用できます。

Simcenter Amesimシステムシミュレーションは、効率的な家電機器の開発に役立てることができます。

  • 冷媒ループシステムの過渡現象の性能と消費電力の評価
  • コンプレッサ、膨張装置、熱交換器、電気モーター部品の適切なパラメータ設定
  • 熱交換器の性能を形状設計から評価
  • マルチエバポレータ、ヒートポンプなどの革新的なアーキテクチャを評価
  • 新しい冷媒と材料の導入検討
  • 騒音や振動の削減
  • エネルギー効率を最大化する制御ストラテジーの評価

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