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CFD-ACE+ SOLVER

CFD-ACE+は下記のモジュール群で構成された連成解析ソルバです

モジュール名 説　明
Flow CFD-ACE+の基本となるモジュールです。
本モジュールでは、気体・液体双方の流体システムをモデル化します。CFD-ACE+のソルバーは、ナビエ・ストークスの方程式を有限体積上で 離散化した方程式を解きます。低速から高速までの内部流・外部流に対し、その圧力場及び流速場の数値解を得ることができます。

又、Slip Wallオプションを用いて極低圧領域の解析も可能です。

流動解析モジュールは、単独または他のモジュールと組み合わせて使用することが可能です。これにより、複雑なエンジニアリング上の 問題を解き、数値解を得ることが可能です。
Heat Transfer
 一般的な熱伝導・熱伝達解析のほか、液-固相変化(Solidification)も扱えます。輻射は多くの工学上の問題において 伝熱の主要な役割を担っています。例として、燃焼、ランプ加熱(RTP：Rapid Thermal Process)、化学蒸着(CVD：Chemical Vapor Deposition)等があります。
Turbulence 乱流は運動量の輸送に強い影響を与えると同時に、質量、熱輸送にも強い影響を与えます。 　乱流現象モデル化に関する広範な要求を満たすために、CFD-ACE+では以下に示す多くの乱流モデルが準備されています。
　
Standard k-e Model,RNG k-e Model,Kato-Launder k-e Model
Low Reynolds Number k-e Model,Two-Layer k-e Model
Spalart-Allmaras Model,Constant Eddy Viscosity
Smagorinsky Model,Germano's Dynamic Subgrid-Scale Model
Menon's Localized Dynamic Subgrid-Scale Mode
Chemistry (Mixing) CFD-ACE+の化学反応モジュールは、化学反応を伴う流れのモデル化を行います。 　燃焼、ロケット、熱CVD、プラズマプロセス、燃料電池、触媒変換、バイオメディカル等幅広い分野に適応できます。
　
CVDや触媒反応・電気化学反応において、被膜率に依存した精密な表面反応のモデル化が可能です。化学反応はGUIから簡単に入力することができ、 代表的な反応モデルが標準データベースに用意されています。反応ステップ数に制限はありません。
Radiation DOM・Surface to Surface・Monte Carlo法による輻射伝熱解析を実行します。
Spray スプレイ(ディスクリート・フェーズ)解析モジュールは、計算領域内を通過する液滴・個体粒子または気泡の軌跡を追跡することが可能です。
　
ディスクリート相(液滴・粒子・気泡)の軌跡は、質量、運動量及びエネルギー保存則をラグランジュ座標系で解くことにより得られます。 ディスクリート相は、連続相(外部の流体)と質量(蒸発)、運動量(抗力：Drag)、エネルギー熱及びバイオアナライトを交換することができます。 このモデルはワンウェイ・カップリング(連続相からディスクリート相へ)また2相間のツーウェイ・カップリングとして扱うことが可能です。

以下は代表的な適用事例です。
ガスタービン機器内のスプレイ燃焼、ロケットエンジン及び内部燃焼エンジン内の燃料または酸化剤スプレイ、コーティングにおけるサーマルスプレイ、 粒子/エアロゾル・セパレータ、クリーンルーム内のダスト輸送、粒子材料の堆積システム、イムノアッセイにおけるマイクロスフィアとアナライトのバインディング
Free Surface (VOF) VOF法による自由表面解析を実行します。
VOF法を使用した自由表面解析モジュールは、混じり合わない2流体の流動解析において、熱伝達、重力及び表面張力を考慮した解析が可能です。 自由表面モジュールは、流動及び熱伝達モジュールに加え、応力・電磁場・静電場・化学反応解析モジュールと連成して使用可能です。 タンクのスロッシング、Pouring、充填、Flooding、マイクロデバイス、インクジェット、バイオロジカルデバイス、コーティング、キャピラリーフロー等、 幅広い分野に適応が可能です。

CFD-ACE+の自由表面解析モジュールは他のソフトに比べて以下の点で優れています。
・密度比10000：１まで取扱い可能
・非構造格子(ボクセルメッシュ含む)で使用可能
・自由表面の定義にSLIC又は、PLICの選択が可能
・動的接触角を含む表面張力効果を正確に決定
・時間増分を自動で制御
Two Phase CFD-ACE+の2相流解析モジュールでは、以下の手法を使用して広範囲の2相流問題をシミュレーションできます。
　
・オイラーラグランジュ法(スプレイ/パーティクルモジュール)
・自由表面(VOFモジュール)
・速度のスリップを無視した溶融・凝固シミュレーションのためのエンタルピー法
・オイラー2流体モデル
FEM-Stress 応力解析モジュールにより、CFD-ACE+での構造解析が可能となりました。構造−熱連成問題の他、Flow&Electricモジュールと組み合わせ 流体−構造−静電場連成問題も解析できます。純粋に構造解析を行う行う目的はこのモジュール単独で、マルチフィジックス解析を実行するには他のモジュールと 組み合わせて使用します。
Plasma CFD-ACE+のプラズマ解析モジュールは、各種プラズマ・リアクター及びプロセスに対し、種々の運転条件下(ガス組成、約1mTorrから常圧以上) で、非平衡プラズマのシミュレーションが可能です。化学反応モジュールを使用して、イオン・中性化学種の輸送、及び電子・イオン・中世粒子の反応を モデル化します。Kineticモジュールを使用すれば、、電子の非マクスウェル分布関数を考慮することが可能です。

プラズマモジュールでは、以下の4つのメインオプションが利用できます。
・ICP(Inductively Coupled Plasma)
・CCP(Capacitively Coupled Plasma)
・PC(Positive Column)
・Global
Electric 静電場解析モジュールでは、静電ポテンシャルに関するポアッソン方程式を解きます。ポアッソン方程式の解法には以下の2つの方法が利用できます。
・有限体積法
・境界要素法

MEMS・プラズマ・燃料電池などの様々な分野で使われるモジュールです。
Magnetic 磁場解析を実行します。
プラズマ・誘導加熱炉といった磁場を考慮する必要のある解析で使います。
Cavitation キャビテーションは液体の蒸発及び液体中に溶け込んだ気体が気泡として発生する重要な問題です。 CFD-ACE+のCavitation解析モジュールは、低圧領域での相変化を伴う3次元キャビテーション流れの解析が可能です。
Bio-Chemistry バイオケミストリー解析を実行します。
Electro-Chemistry 電気化学解析を実行します。
電気泳動シミュレーションが可能です。

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