概要
VizSparkの概要
VizSparkは、米国EsgeeTechnology社によって開発されたアークプラズマシミュレーションソフトウェアです。
VizSparkはアークプラズマの特性だけではなく、固体との熱のやり取り、磁場、流れとの連成を考慮に入れているため、幅広い目的に活用をして頂く事が可能です。
- 🔗遮断機、リレー
- 大気圧放電
- 点火プラグ（気流下での放電、電極のエロージョン、燃焼など）
- 🔗プラズマトーチ（プラズマジェット）
- 溶接・溶射
- 🔗高輝度ランプ
- 🔗応用事例：プラズマトーチ動作条件の多目的最適化
VizSparkを使用する事でアークプラズマにより発生する熱や発熱に伴う圧力及び温度上昇の他、アークプラズマのエネルギー効率等を解析できます。 ご興味をお持ち頂けましたら、弊社までお気軽に 🔗お問い合わせ 下さい。
記事
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VizSpark v2.4の新機能
- 🔗ランプなどの、定常状態の計算が速くなりました。
- 外部回路の設定が簡単になりました。
- 移動する電極等の表面からも、蒸気の発生を考慮できるようになりました。
- PA66、タングステン、イリジウム、プラチナ、銅、水銀、鉄、水などの表面での蒸発計算用データが付属します。
- 燃焼用のデータとして、GRI-Mech 3.0 や、USC-Mech ver.II の読み込みができることを確認しています。
事例
電気自動車のリレーの消弧
リレーは、電流を遮断するための部品で、電気自動車やハイブリッド車の安全と保護に重要な役割を果たしています。
ここでは、固定されたアノード電極と、動くカソード電極が気密チャンバーに閉じ込められている形式のリレーを考えます。 動く電極が、固定電極から離れることで、リレーは電流を止めます。 しかし、電極の間でアーク放電が起こることにより、しばらく電流が流れ続けてしまいます。 このアーク放電の強さと持続時間が、リレーの電極の摩耗や寿命、 そして電気自動車の安全に大きく影響します。
VizSparkで、電極が開いていく中でのアーク放電の動きを解析しました。計算範囲は、横16 mm, 縦20 mm で、電位差 225 V です。 外部磁場（ここでは 1 T）によってアークの挙動が制御されています。
左上:温度(K)、右上:電流密度（A/m2)
左下:電位差の時間変化(V)、右下:電位の空間分布(V)
事例
自動車用点火プラグの電極間の放電
自動車用点火プラグの放電の、3次元シミュレーションです。
- ガス種 空気
- 気体の流入圧力 5 atm
- 気体の流入速度 8 m/s
- 気体の初期温度 700 K
- 電流 19.1 mA
左図:温度(K)、中図:流速、右上図:圧力、右下図:酸素(O)数密度
事例
点火プラグのエロージョン
VizSparkは、電極などの蒸発量を計算し、金属蒸気などによる気体特性の変化を考慮してアークプラズマの解析を行なうことができます。 また、蒸発に伴う電極形状の変化を考慮できます。
左図 点火プラグの形状変化と鉄蒸気質量割合、中図 電流密度（A/m^2)、右図 温度分布(K)
🔗資料 High-Fidelity Numerical Modeling of Spark Erosion with VizSpark(英語,pdfファイル)では、3次元の電極摩耗などの計算について解説しています。
事例
放電の計算と燃焼モデルの計算
アークプラズマの解析と同時に、燃焼モデルの計算ができます。下図の例では、電極間の放電と、イソオクタンの燃焼とを解析しています。
左上：電流密度 右上：イソオクタンの質量分率
左下：気体の流速 右下：二酸化炭素の質量分率
事例
大気中の針-平板間のアーク放電
- ガス種 Air
- 圧力 100 kPa
- 気体初期温度 1000 K
- 電流 1 A
- 電極間距離 2 mm
misc
その他の事例
- 🔗遮断機
- 🔗プラズマトーチ
- 🔗高輝度ランプ
- 🔗大気中のスパークプラグ
- 🔗プラズマトーチ動作条件の多目的最適化
- 🔗プラズマジェットプラグにおける放電と噴出のシミュレーション（pdfファイル）
プラズマジェットプラグ内部と、そこから噴出する気体。
左：気体の温度の等値面(2000 K, 4000 K) 右：気体の圧力の等値面(500 kPa, 800 kPa)