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空気砲を用いた熱流体の輸送における拡散および伝熱特性のLES解析
空気砲で見られる煙のドーナツの正体である渦輪は、自身の中に流体や微小粒子を閉じ込めた状態で自走する流体力学的特性を有する。この特性を利用すれば、 冷・暖気(熱流体)を固まりの様にした状態で利用者まで直接的に輸送し、利用者周囲の局所空間を集中して調温する空調技術が実現できる。本講演では、渦輪 の中に熱流体を供給した場合に、渦輪内の温度分布が渦輪の挙動、粘性拡散および伝熱特性に及ぼす影響についてLES解析を行った事例を説明する。
ヒトの肺の流れの力学解明に向けた実験的シミュレーション
ヒトの肺気流は,7つの力学的要素によって気流の置換を行っている.その最も深層部で役割を果たしている非可逆流れ効果について,試行的数値シミュレーションを行い,数値実験を行い,将来の人工呼吸器開発に向けての模索を行い得られた結果について報告する.
CFD解析を用いた吸入粉末製剤の服薬支援
吸入粉末剤(Dry Powder inhaler: DPI)は従来使用されているネブライザーに比べ、携帯性に優れ、薬物の送達効率を向上させる可能性を持っている。DPIを使用する際、デバイスに薬物を セットし、吸入前に息を吐いた後、薬物を吸入し息を止めるという一連の動作が必要である。臨床現場では、薬物吸入後に息を止める行為を忘れる患者が多く、 効果的な治療を行えていないのが現状である。本研究では、吸入後におけるBreath-holdとExhalationが気道内における薬物沈着に及ぼす 影響についてCFDシミュレーションによる解析を行った。
STAR-CCM+を用いた学生フォーミュラ車両の流体解析事例
Formula SAEは、学生が主体となり世界共通のレギュレーションの下、一つのフォーミュラカーを企画から設計・開発とすべてを行い、速さはもちろんコスト・創造 性・売り手を仮定したプレゼンテーションという、ものづくりの総合力を養うことができます。近年、空力の重要度が増しており、開発スピードの向上が求めら れています。2015年のレギュレーション変更により、ダウンフォースが削減され、回復の為にエアロデバイスの新たなデバイスにも挑戦致しました。開発す る際のパーツごとの解析事例を発表し、貴重な意見やアドバイスを頂けたらと思います。
競技車輌における空力開発
競技車輌においては姿勢変化した際の空力性能が重要となる.そうした中で、アンダーフロアにおける空力開発事例を紹介させて頂きます。
流れの制御によるタイヤ温度低減
走行中のタイヤ温度はタイヤ耐久性能に大きく影響するため、温度低減技術が求められている。それに対し、タイヤ表面付近の流れの制御によって、タイヤの効 率的な冷却が可能であることが知られている。我々はタイヤ問題における熱流体解析法の有効性を示すことを目的とし、CFDによるタイヤ空冷現象の予測技術 を用いて、タイヤ表面形状が冷却効果に及ぼす影響を調査した。また、予測された冷却効果の高い形状について、風洞試験により冷却性能を検証した。
JMAGとSTAR-CCM+の双方向連携による金属誘導加熱解析
誘導加熱式溶解炉では、誘導加熱で金属を加熱し溶融させている。これらを詳細に解析しようとすると、電磁界による発熱と熱流体による放熱を考慮する必要が ある。また、昇温により物性値は刻々と変化して行くため、電磁界と熱流体を双方向で解析する必要がある。そこで、今回、JMAGとSTAR-CCM+を双 方向連携させた解析の実施例を報告する。
混相流モデルを用いた固定床反応器のモデリング
トリクルベッド反応器は触媒を充填した固定床にガスと液を供給して反応を行う石油精製・石油化学プロセスに多く見られる典型的な反応器である。本反応器内 の反応・温度分布を予測するCFDモデル開発に当たりコールドモデルの流動分散、液ホールドアップデータよりCFDモデルの信頼性評価を実施した。モデル 化に関して、いくつかの手法を紹介する。
キャニスタからのヘリウム漏えい検出器の開発
使用済燃料の長期貯蔵管理に関する関心が、世界的に高まっている。コンクリートキャスクにおいては、キャニスタ内のヘリウム圧力が低下すると、キャニスタ 表面温度が変化することが、試験的に確かめられており、当所では、この現象を用いた漏えい検知器を開発している。現在、漏えい検知器の実用化に向けて、 キャニスタ内圧と表面温度変化の関係を試験で明らかとするとともに、CFDを用いた現象解明を行っている。

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