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アドバンスソフトの解析事例集#

◆ 産業分野別 #

当社が所有するソフトウェアは、流体、構造、電磁場、第一原理計算、量子化学計算、原子力、自動車、宇宙航空など、多くの産業分野において適用実績があります。

自動車・運輸#

自動車・運輸分野では、電気自動車を中心とした新しい自動車分野の技術に関するシミュレーションについても、実績を重ねてまいりました。例えば、材料物性の解析、電気化学の解析、自動車用半導体デバイスの解析等です。

新しい分野でも、流体解析・構造解析・音響解析等の従来技術を利用したシミュレーションにも取り組んでいます。

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材料・化学#

材料・化学分野では、お客さまのニーズをもとに、金属、半導体、触媒等の材料分野で多くの企業、研究機関、教育機関にご利用いただいております。

第一原理計算を用いて、代表的な半導体の物理量を計算します。それぞれの材料について、格子定数、弾性スティフネス定数、状態密度、バンドギャップ、電子誘電関数を計算します。

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産業機械#

産業機械分野では、CAE 技術の利用が活発に行われてきました。軽量化や効率化や環境対策など、近年の製造業における品質保証への要求に応えるため、より精度の高い振動解析、音響解析、流体解析のニーズが高まっています。また計算機の性能向上および価格の低下により、大規模計算での精度の高い解析が可能となってきています。

その1つの手段として、当社では、並列化を中心としたシミュレーションの大規模化および高速化を実現するためのソフトウェアの開発に取り組んでいます。

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航空宇宙#

航空宇宙分野では、産業技術および科学技術の発展とともに数値計算技術も大きな飛躍を遂げ、航空宇宙、ジェットエンジンおよび気象分野などで数値シミュレーションが実用的に利用されてきています。

科学・工学の最先端技術を結集させ、各国が開発を競っており、ここ数十年に急速な発展を遂げています。経済的には今後20年で市場が倍増すると言われる成長分野であり、数多くの商業的、工業的、軍事的利用がなされています。近年はますますロケット、人工衛星、各種航空機の開発コスト低減、期間短縮、信頼性評価向上が求められており、それには数値シミュレーションの有効活用が不可欠です。

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エレクトロニクス#

エレクトロニクス分野は、その技術進歩が最も速い産業分野の1つといえます。コンピューターに搭載のCPUやメモリデバイス、イメージセンサー、通信デバイスなどの電子デバイスは、今後も微細化、高速化、大規模化を続けます。また、電気自動車、ロボティクス、AI、ビッグデータなど、急拡大しているエレクトロニクスの新規適用分野に対応するため、新規デバイス開発は欠かせません。

そのような電子デバイス開発における、性能予測、新機能開発、新素材探索において、シミュレーションは必要不可欠な開発ツールとなっています。当社は、半導体デバイスのプロセス・デバイスシミュレータや光・電磁波解析シミュレータを中心として、エレクトロニクスの開発現場へのソリューションを提供しています。

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建設土木#

建設土木分野では、上水道や農業用パイプラインなどの水路、また、大規模ビル施設の管路系において、設計検討やリスク評価、事故原因検討、ストックマネジメント、熱効率化などを対象として水撃解析や配管熱流動解析を活用できます。

また、ビルやトンネルなどの消火設備においては、ポンプやスプリンクラーの性能評価にシミュレーションが利用できます。ビルで火災が起こった場合に煙がどのように流動するかや避難経路についてもシミュレーションを用いた検討が重要になってきています。

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原子力#

原子力分野は、当社では熱流動を根幹とする原子力安全解析に積極的に取り組んできました。原子炉熱水力過渡解析、シビアアクシデント解析、原子炉格納容器/原子炉建屋熱流動解析および放射性物質移行挙動解析などのコード整備や安全評価において多くの実績があります。

また、近年では確率論的リスク評価(PRA)にも力を入れ、当社在籍の専門家とともにPRAの手法の整備やリスク評価に取り組んでおります。その他、自社開発のソフトウェアを用いて、先に挙げた解析で対応できない事象の解析も行っております。

今後は次世代型の原子炉の設計に資する検討評価や既存原子炉の新基準の安全評価に取り組んでいきます。

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エネルギー#

エネルギー分野は、政府のエネルギー白書によると、天然ガス利用の促進、ガス自由化、LNG火力発電の促進が政策の1つの柱となっています。LNGはCO2やNOX(窒素酸化物)の排出量が少なく、SOx(硫黄酸化物)が全く排出されないことからクリーンエネルギーと呼ばれています。

LNGの生産、液化、輸送、受け入れ、消費の一連のプロセスはLNGチェーンと呼ばれ、その各々の過程の高度化およびリスク管理のために数値シミュレーションの活用が重要視されています。

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環境・防災#

環境・防災分野は、地震・火山噴火・津波・大雨などの大規模な自然災害に対する防災や減災について、近年多くの方の関心が高まることと合わせ、災害の発生機構・発生可能性のリスクから避難までの広い分野での研究および対策の検討・実施が始まっています。

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◆ 解析分野別 #

産業界には、流れ、温度、変形、応力、音響、振動等が相互に関連しているような現象の課題を解決するために、多くの連成問題が研究されており、また数多くの設計課題の取り組みが開始されています。

流体#

流体分野は、産業界では流体解析を活用した設計や試作回数の低減などがますます重要視されています。流れ場を 3 次元で詳細に解析し乱流や伝熱などの影響を調べることができます。

多数の機器を含むプラントやエンジンなどの“システム”を統括的に調べる場合、機器が管路でつながれているのであれば1次元管路系流体解析を行ってシステム全体の流体挙動を調べることができます。

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爆発・燃焼#

爆発・燃焼分野では、爆発現象が映画、ゲームの中などでもよく見られるため、比較的イメージしやすい現象です。通常の爆燃現象は、燃焼という化学反応を伴い火炎面が広がっていくもので、反応速度が遅く放出エネルギーも小さいものです。

一方、爆轟と呼ばれるものは、その燃料となる媒体中を伝播する衝撃波により燃焼反応が維持される現象で、燃焼によるエネルギー放出の効率が良く、また危険性が非常に高いものとなっています。そのため、可燃性のガスが充満している配管の内部で発火(もしくは着火)し爆轟に遷移すると、配管の破壊・破裂が発生するおそれがあります。

このような爆燃から爆轟に至る一連の爆発現象を予測することが近年ますます重要となり、弊社のソフトウェアではこうした数値予測が可能です。また、爆轟自体の扱いと同時に、影響を及ぼされる構造物の解析を連成して解析することもできます。

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構造#

構造分野では、設計の現場での時間的・計算リソース的理由から計算機によりシミュレーションを行う場合、何らかのモデル化を行うことが多くみられます。例えば、骨組構造解析においては梁要素でのモデル化を行い、樹脂解析においては、その物性をマクロモデルに置き換えます。一方で設計精度を向上させるために、より詳細なシミュレーションを行える大規模解析に対するニーズが高まっています。

大規模解析はモデル化および結果検討における省力化という点でも着目されています。この例としては、隅肉溶接個所がシンプルなモデル化では応力集中個所になってしまい別途検討が必要になりますが、溶接個所もモデル化することでその手間を省くことができます。

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振動音響#

振動音響分野は、近年大規模問題に対する高速な処理が可能であることから、音響解析には有限要素法が利用されています。しかし、有限要素では外部問題が不得手であるという欠点がありました。その欠点を補うことを目的として、放射など外部問題(3次元無限領域問題)を解くために、従来の有限要素解析に対して無限要素機能を導入しました。

無限要素を利用することにより、これまでより高速に外部問題を解くことができるようになり、有限要素の格子を設定した以外の領域の観測点においても、音圧や粒子速度の物理量を得ることができるようになりました。

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ナノ・バイオ#

ナノ・バイオ分野では、近年の計算機技術、計算手法の発展により、物質の性質を電子・原子レベルから明らかにするためのツールとして、第一原理計算がその適用範囲を広げてきました。また、実験手法の発展により電子・原子レベルでの観察が可能となっています。このことにより、第一原理計算と実験観察の結果が直接比較できるようにもなってきています。

さらに、機能材料の微細化により、新規開発のためにも電子・原子レベルで材料特性を理解することが必要になり、第一原理計算が用いられる場面が多くなっています。このような背景を受け、実験研究者や企業等での材料開発においても第一原理計算が使用されるようになっています。

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プリポスト#

プリポスト分野では、メッシュを作成し、境界条件・物性等を設定し、解析・可視化まで一体化して利用することが可能です。

物理現象や、測定機械から得られた情報を用いて、解析用のモデルを作成します。直感的な操作でモデリング・メッシュ作成・境界条件の設定、結果の可視化といった解析の一連の流れをスムーズに行うことを実現しました。

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半導体デバイス#

半導体デバイス分野では、CPUやメモリデバイス、イメージセンサー、通信デバイスなど、今後も微細化、高速化、大規模化を続けています。また、大学や企業の研究・開発現場では、新機能、新素材を用いた新規デバイス開発も活発に行われています。

当社は、半導体デバイスのプロセス予測と電気特性予測のためのシミュレータを中心とした解析ツールを提供しています。また、光解析シミュレーションとの連成による半導体イメージセンサーの性能予測や、第一原理計算による物性予測など、デバイス開発における幅広いソリューションを提供しています。

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光・電磁波#

光・電磁波分野では、電磁波解析とは電磁波の支配方程式であるMaxwell方程式をコンピュータシミュレーションによって解き、電磁波の挙動とそれを起源とする物理諸量を算出することです。

電磁波解析は、移動体通信の普及に伴って高周波デバイス分野でのニーズが増大したことや、電子機器のクロック周波数高速化に伴って電磁環境分野でのニーズが増大したことにより、盛んに研究されるようになりました。当社では、並列計算機での大規模解析を目的とした電磁波解析ソフトウェア「Advance/ParallelWave」を開発しています。

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