コンピュータシミュレーションは、移動する車を正確にモデル化します

ライス大学と東京の早稲田大学の流体力学の専門家は、転がるタイヤの周りの流れに至るまで、移動する車を正確にモデル化できるようになるまで、コンピューターシミュレーション手法を開発しました。

結果は、すべての人がビデオで見ることができます Tayfun Tezduyarの研究室の研究員であり、JamesF.Barbourの機械工学教授である倉石隆がプロデュースしました。

「彼は、スタンドアロンのタイヤから始めて、残りの車を所有するようになり、計算の複雑さを増してきました」と、2020年にライスラボに加わったクライシについてテズドゥヤルは言いました。

このビデオでは、NURBSサーフェスからボリュームへのガイド付きメッシュ生成方法の有効性も示しています。これは、複雑なジオメトリオブジェクトの周囲および通過する流れのダイナミクスをモデル化するためにTezduyarとTakizawaが共同で主導する高度なフローシミュレーションおよびモデリングチームによって開発された手法です。 NURBSは、Non-Uniform Rational Basis Splinesの略で、3D形状を記述し、そのような形状に関連する流体および構造力学の問題の計算分析を提供する数学的手法です。

モデルを複雑にしているのは、タイヤが道路に接触していて、転がるときに変形するという事実です。 「私たちはほぼ実際の車とタイヤの形状を扱っています」とTezduyarは言いました。

方法と自動車シミュレーションの詳細な説明は、先月、ジャーナル Computational Mechanicsに掲載されました。 。それ以来、ライス早稲田チームはイラストを生き生きとさせるためにビデオを作成しました。

「車とそのタイヤの周りの空気の流れの振る舞いを知ることは、それらの空力性能のより良い理解につながるでしょう」と倉石は言いました。 「この洗練されたシミュレーションは、設計とパフォーマンスの評価において現実的なソリューションと信頼できる回答を提供するために重要です。」

NASAのOrionカプセルの回復パラシュートもモデル化したTezduyar氏は、計算分析でのNURBSの使用は近年劇的に増加し、システムのモデル化に必要なメッシュポイントの数を減らすことで効率と精度を組み合わせていると述べました。メッシュは、オブジェクトの周りの空気のような流体のネットであり、メッシュポイントは3D要素に存在すると考えてください。オブジェクトが移動すると、ポイントと要素が移動します。

移動中の自動車の1つのモデルでは、NURBSを使用した計算フロー分析は、精度を維持しながら、通常の方法で使用される数の数分の1である約110万ポイントで達成されました。これにより、計算コストも削減されると、Tezduyar氏は述べています。

「車とタイヤの周りに3Dメッシュがあり、タイヤの表面近くのポイントが多いため、より重要な場所でより高い精度が得られます」と彼は言いました。 「タイヤが回転すると、ポイントと要素も一緒に回転しますが、問題は、タイヤが回転すると、タイヤの下を移動する要素が崩壊することです。これは、他の方法では処理できないことです。私たちの方法はそうです、そしてそれは正確なシミュレーションを得るための鍵です。」

「時間が経つにつれて、当然、新しいタイヤの設計や改良が検討されます」と彼は言いました。 「タイヤメーカーがプロトタイプの作成に投資する前にこのタイプのシミュレーションを行うことは、他の方法では取得が難しいタイヤ周辺の空気力学に関する包括的で詳細な数値データを提供するため、非常に有益です。 」