アメリカズカップのヨット開発に学ぶFSI(流体構造連成)解析と最適化:AC50クラスの極限設計
アメリカズカップAC50ヨットの開発事例。物理テストが制限される中、ALEやFSI(流体構造連成)解析を駆使したウィングとハイドロフォイルの極限最適化を解説。
アメリカズカップAC50ヨットの開発事例。物理テストが制限される中、ALEやFSI(流体構造連成)解析を駆使したウィングとハイドロフォイルの極限最適化を解説。
今回は2DCFDによる翼断面の流体解析モデルに引き続き、リアスポイラーの効果を車両モデルで権利証します。用意したのは以下の2パターンのモデルです。
さんざん遊んだロードスターのモデルから、シビック(FN2)にしています。こちらのモデルは、ゲーム用のポリゴンデータを購入したものであり、実車データとは異なります。そのため、解析結果は正確とは言えないことに注意してください。
本事例のトピック:翼断面(2D)CFD解析
次回の「車両全体3D解析」への確固たる足場固めとして、代表的な翼型である「NACA 4412」を対象とした2D CFD(二次元流体解析)をLS-DYNA ICFDにて事前実施。
時速100km/h・迎角5°の条件下における圧力および流速コンター図を生成。翼下面での流速増加や、スポイラー後端で発生する剥離・渦(乱流)の形成プロセスを可視化。
解析で得られた揚力係数(Cl値=0.85)が、Haode Huら(2020)の先行研究データと正確に合致。シミュレーション(CAE)精度の妥当性を証明した実証事例。
【本事例のトピック】
FMVSS214P(米国)およびUNR135(国連/日本)におけるポール側突試験条件の比較と整理
LS-Dynaを用いた低計算コスト衝突解析の設定:ダミー搭載しない簡易(MASS要素)モデルによる車両安全性能評価の検討
実車試験と低計算コスト衝突モデルの比較
CFD解析受託事例として今回は、オープン状態の暖房性能について熱流体解析で検証します。本記事を書いているのは2026年1月でかなり冷え込んでいますが、オープンカーにとって冬は快適な季節なのかどうか、視覚的に検証してみましょう。
今回は衝突解析とCAE最適化設計の受託事例として、EV用バッテリーケースの衝突性能をCAE最適化設計によりコントロールする方法を紹介します。
衝突形態はFMVSS214やUNR135に代表されるポール側突とします。本来であればボディとバッテリーケースの両者でEA(エネルギー吸収)するものですが、今回の事例紹介モデルではバッテリーケースのみでEAさせることにします。
今回の事例では、CFDの解析受託事例として、LS-DynaのICFDを使用して隊列走行について検証してみました。
レースではスリップストリーム、トーやドラフティングと言われるものです。後続車の空気抵抗が低減され車速が上がりやすくなり、オーバーテイクしやすくなると言われています。今回はスリップストリームによる空力解析です。
後続車についての言及が多いですが、先行車にも効果があることを知っていますか?
今回の事例ではCFDによる受託解析および受託設計の事例として、ブレーキローターの発熱 / 放熱シミュレーション事例を紹介します。
LS-DynaのFSI(流体構造連成)解析を使用して、ブレーキローターの発熱~冷却を計算します。上記の図は今回使用する解析モデルで、ラフに作成したホイールとローターを使用します。
今回の事例では、NAロードスターのモデルを使用して、CFD解析によりオープンカーのオープン状態とクローズ状態の空気抵抗(Cd値)、乱流の様子を比較をしてみます。使用するソルバーは前回同様、LS-DYNAのICFDを使用し、乱流モデルはVMS-LESとします。基本的な設定は全て統一しているため、単純にオープン状態とクローズ状態の比較となります。
今回は流体解析(CFD解析)の受託事例として、オープンカーの幌を開けた状態での流体解析(以下CFD解析と呼びます)により、オープンカーのエアロダイナミクスを検証します。季節柄、オープンが気持ちよい時もあればつらい時もありますね。
エアロダイナミクスと大げさに言いますが、実施するのはシンプルな内容です。(エアロダイナミクス=空気力学は一般に空力とも呼ばれますね)
NA6Cのロードスター(ぽい)ボディを使用して、CFD解析によりウィンドディフレクター(ウィンドブロッカーやエアロボードと呼ばれるもの)の効果を検証します。
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