CFD解析（数値流体解析）とは
CFD（Computational Fluid Dynamics）は、液体や気体といった流体の動き、それに伴う熱移動、物質移動、化学反応などをシミュレーションする技術です。高性能ソフトウェアが膨大な数の計算を行い、液体および気体に関連した物理現象の相互作用を予測します。製造業・エネルギー・化学・食品・医薬・建築・環境設備など、あらゆる分野の設備設計・運用改善に活用されている解析技術です。
設備改善にCFD解析を活用すべき理由
①設計の最適化
設備内の流れや温度分布は、実機では直接観察できないことがほとんどです。CFD解析を用いることで、
- どこで流れが滞留しているのか
- なぜ温度ムラが発生するのか
- 圧力損失が大きい原因は何か
といった現象の「原因」を視覚的に把握できます。
②コストとリスクの低減
CFD解析では、構造変更や運転条件の変更を仮想空間上で何度でも検討できます。実機改造前に最適案を検証できるため、試作費用、設備停止時間、廃棄ロスを削減できます。
スプレーイングシステムスのCFD解析
実際のスプレー性能データを使用することにより、 解析精度向上
CFDの計算精度は入力する条件に大きく左右されます。推測データの使用はCFD解析においてエラーの増加につながり、実機とは合わない解析になってしまうことがあります。 スプレーイングシステムスのCFDでは、弊社が研究により蓄積した実際の粒子径や流速デー タを、CFD用に最適化して使用します。
準備時間の短縮
CFDは、準備した情報をCFDプログラムに入力することでコンピューターによる解析が始まります。一般的なCFDでは準備に数週間を要するケースもあり、膨大な作業時間がかかります。スプレーイングシステムスのCFDは、これまでのスプレー研究により蓄積された豊富な データを使用するため、必要なデータの準備と入力の時間を大幅に短縮することができます。 一般的なCFDで数週間かかるデータ入力までの作業時間を数日で完了します。
解析事例
大手製油所のガス冷却塔での冷却性能向上
課題：ガス冷却タワー内で、障害物やカーブが至るところにあり、結果的に壁面濡れや逆流が生じるなど効果的な冷却が行えない状況でした。
解決策：整流板の設置により流れを変えることで、気流が一定になることが明らかになりました。
結果：壁濡れの原因となる側壁のホットスポットをなくし、冷却効率が10%アップする代替設計を開発しました。
化学処理工場の反応カラムでの壁面保護
課題：既設のスプレーノズル配置は深刻な壁面濡れの原因になっていました。
解決策：最適化されたスプレーノズル配置によりスプレーカバー範囲が改善され、壁面濡れが最小となることが示されました。
結果：ノズルの配置を最適化し、40%の壁面濡れ削減
流体シミュレーション活用についてのご相談を承ります
弊社のスプレー解析グループでは、数値流体力学（CFD）を中心にモデリングシミュレーションを実施しています。
また、解析内容や検討課題に応じて、有限要素解析（FEA）や流体構造連成（FSI）を適宜活用し、噴霧・冷却・洗浄・加湿など多様な課題の検討を行っています。既存設備で課題をお持ちの方や、導入可否の検討材料として流体シミュレーションをご希望の方は、お気軽にお問い合わせください。
