No.66「「粒子」を扱うシミュレーション技術の紹介」

No.66 数理ソリューション 特集号
「粒子」を扱うシミュレーション技術の紹介
Simulation Technology for “Particles”

なぜいまこれが?

図1 粒子法流動解析の例
図1 粒子法流動解析の例

医薬・食品分野などでは液体(水・溶液)や固体(原料粉末・薬剤)、治具などの様々な要素が絡み合ったプロセスが多く見られます。これらを包括的かつ精度よく取り扱うための様々な計算手法が提案されています。

CAEでは対象となる領域をコンピューターで取り扱える離散的な要素に分割し、計算を行う手法が一般的ですが、それに対して「物体を粒子の集合体として表現する手法」も提案されています。この手法は「粒子法」と呼ばれており、当社では対象となる物体(水、樹脂など)の変形、飛散をともなうダイナミックな挙動の把握に適用しています(図1)。

図2 粉体解析の例
図2 粉体解析の例

また、同じような手法に粉体解析があります。これは原料粉末や薬剤などの粉体(固体)を対象としたシミュレーションで、個々の粒子の動きを追跡することで、全体の動きを予測することができるものです。また空気抵抗や流体力の考慮などの連成解析も行っています(図2)。

これがポイント!

粒子を扱うシミュレーションを精度よく進めるには、なるべく細かい粒子を計算する必要がありますが、全体の粒子数が膨大になるため、計算コストの高騰を招くことになります。このため従来は粒子サイズを大きくし、計算コストを抑える必要がありました。

現在では、富岳に代表されるようなスーパーコンピューターを活用した大規模なシミュレーションが普及してきています。またGPU(画像処理プロセッサ)を活用した超高速演算により、スーパーコンピューターに匹敵するシミュレーションが卓上でも実現可能となっています。これらを活用し、計算精度を落とすことなく、リーズナブルなコストで計算を行うことが可能となってきています。

当社ではこれらの最先端の計算技術を活用し、ハイスペックな計算ニーズに対応いたします。是非、お気軽にご相談下さい。

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JFEテクノリサーチ株式会社 営業本部