WHY SIMULIA Fluid simulations?

自動車:車室内デフロスト/デミスト

シミュレーションで視界をクリアにする

寒冷地や冬季、高湿度な環境では、ウィンドシールドやサイドガラスに付着した霜や氷層をいかに素早くクリアにして視界を確保する必要があります。霧や氷層は、視界確保という安全上の理由から各国において視界確保までの最長時間に関する規制があります。また、J.D. パワー・アンド・アソシエイツの初期品質調査で、デフロストとデミストが評価対象になっている事実からも重要性が伺えます。
 デフロストとデミスト性能は、HVACダクトとレジスター形状、ヒータ熱量、外気温、速度など、さまざまな要因に左右されHVACシステムの性能設計を適正化するのは難しい課題です。

技術課題

レジスター形状やHVACダクトの微細な形状により吹出した流れ方向や風速分布、乱流レベルが大きく変わります。これらは、ウィンドシールドやサイドガラス表面近傍の流れに影響し、霜の融解時間を左右する一つの項目になります。

このように、デフロストやデミストを適切に正しく予測するには、複雑な物理現象を正確にシミュレートする必要があります。また、デフロスト・デミストは本質的に非定常な現象ですが、従来の流体シミュレーションでは非定常ではないためレジスターなどの形状の複雑さを伴う場合に正確な結果を導く事は困難です。

一方で、試作車を用いた試験によりウィンドシールドやサイドガラスのデフロスト・デミスト性能の評価は可能ですが、設計後期での性能未達対応には、設計領域の無さや設計変更に対する指針、同様に設計変更に伴うコストの増大が課題になります。

図1:レジスターから吹出したウィンドシールド
近傍の流れ分布

図2:デフロストシミュレーションの可視化

ソリューション

SIMULIAでは、デフロスト・デミストに関する課題解決に最適なソリューションを提供致します。 PowerFLOWの格子ボルツマン法に基づく非定常流れシミュレーションにより、複雑な形状に対して実世界での非定常な現象を適切にシミュレートし、また、湿度を考慮した設定が可能です。

PowerTHERMは、熱の3形態を考慮した(対流熱伝達は、PowerFLOWからのデータを適用、固体熱伝導、ふく射) 定常及び非定常の伝熱ソルバーです。

PowerFLOWとPowerTHERMを組み合わせて適用することで、試作車両が存在しない設計初期~中期においても数十分単位の実際のデフロスト・デミストの過程を直接シミュレートすることが可能です。レジスター形状や吹出し温度の検討や周辺環境を考慮した性能評価ができ、開発初期段階で設計提案を行うことができます。

図3:異なる条件時のデフロストシミュレーション
(デフロスト時間での比較)

ソリューションに使用するSIMULIA ソフトウェア

Simulation Preparration
Simulation
Results Analysis