様々な産業分野で、AcuSolveを使用して行ったCFD解析に関する発表論文をいくつかご紹介します。
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海上石油プラットフォーム

トラス円柱体のCFDベンチマーク

CFD Truss Spar Hull Benchmarking Study
O.H. Oakley and Y. Constantinides

海上構造物に使用するトラス円柱体の大規模な実験と計算流体力学による予測をブラインドで比較しました。全般的な目的は、海上構造物の運動と荷重に関するCFDモデリングを試行し、成熟させることです。特定の目標は、新しく開発したメッシュ作成技術のテストと、円柱体の付属物の相互作用を知ることです。重要なポイントは、ストレーキ（整流板）のみを取り付けた簡単な円柱体と、さらに複数の付属物を取り付けたより複雑なケースとの比較です。後者は非常に異なった渦による運動（VIM)を生じます。CFDによる予測は既存モデルの詳細な知識に基づいていますが、実験結果は参照していません。比較では、CFDによる予測は実験結果とよく一致するか多少安全側に出ることが判りました。さらに、モデルの忠実度が高ければより良好に一到することが認められています。現在では、十分なコンピューターパワーが利用可能で対象の正確なメッシュを作成できるならば、CFDによる高品質の予測が可能となっています。
出典：Proceedings of the 26th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering(OMAE2007-29150）



CFDによる長さ/直径比の大きなライザーのモデリング

CFD High L/D Riser Modeling Study
Y. Constantinides, O.H. Oakley, and S. Holmes

非常に長いライザーの挙動をシミュレートするために、単純な構造モデルの３次元流れ解析を行いました。これによって、２次元解析による場合の多くの欠点を克服し、さらにストレーキ、浮力モジュール、また懸垂線状のライザー形状による３次元効果を考慮することができます。実験室や海上実験による、長さ対直径の比が4,000程度のモデルライザーの測定と比較評価し、渦による振動のRMS値は測定値と良く一致することが認められました。この解析に基づき、現在のコンピューター技術をベースにして、超深度のウオータドリリングや生産用ライザーのモデル化に要するコンピューター資源を見積もることができました。
出典：Proceedings of the 26th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering(OMAE2007-29151)

乱流モデル

乱流境界層でコブから剥離する流れにおけるDESモデルの評価

Assessment of DES Models for Separated Flow from a Hump in a Turbulent Boundary Layer
Daniel C. Lyons, Leonard J. Peltier, Frank J. Zajaczkowski and Eric. G. Paterson

Glauert-Goldshmied 体（乱流境界層流れを制御するコブがついた試験体）を通過する乱流の数値解析によって乱流モデルを比較検討しました。対象モデルは、DES（detached-eddy simulation)、ZDES (zonal detached-eddy simulation)、DDES(delayed detached-eddy simulation)、そしてRANS ( Reynolds-Averaged Navier-Stokes )です。コブの形状は滑らかで、下流の剥離点は形状ではなく、圧力勾配の関数になりますので乱流モデルにとっては挑戦的な条件です。実験データとの比較によると、Spalart-AllmarasモデルによるRANSが平均場統計を良好に予測しています。ZDESとDDESはDESよりも良好で、多くの統計ではRANSと同等です。モデルの挙動を解析すると、DESでは剥離直後の分離した剪断層でモデル化された応力の減少が精度の低下をもたらしているようです。
出典：Proceedings of the 5th Joint ASME/JSME Fluids Engineering Conference (FEDSM2007-37298)

混合攪拌

攪拌槽内の混合流れを予測するGalerkin Least-Square有限要素法の検証

Validating the Galerkin Least-Square Finite Element Methods in Predicting Mixing Flows in Stirred Tank Reactors
K. Johnson and K.J. Bittorf

CFDパッケージORCAは有限要素法を使用して非圧縮性のRANS（Reynolds Averaged Navier-Stokes)方程式を解析します。有限要素法は熱伝達、固体力学、空気力学について長年利用されてきましたが流体混合は新しい応用です。ORCAはGalerkin Least-Squres有限要素法を使用して開発され、RANSベースやLESベースの流体力学方程式を解析する新しい方式です。
ORCAパッケージは二つのケーススタディによって検証されました。最初は円形の自由噴流です。CFDが理論的な流速減少率、線形拡大率、相似流速プロファイルを予測することを示します。攪拌槽は自由噴流と壁面噴流の連続とみなすことができるため、自由噴流の基本的特性を正しく予測することによって攪拌槽内の流れの予測に確信をもつことができます。
出典： The 10th Annual Conference of CFD Society of Canada, June 2002

列車のCFDシミュレーション

高速旅客列車及び都市間列車の空気力学計算モデリング

High-Speed Passenger and Intercity Train Aerodynamic Computer Modeling
S. Holmes, E. Toma, and M. Schroeder

米国における高速旅客列車の運行開始に伴い、連邦鉄道管理局（FRA）と鉄道局はこれらの列車が軽量の荷役装置、例えば空の二段積みコンテナー車等に及ぼす空気力学的影響に関心をもっています。本論文ではこの相互作用を評価するために行われた調査プロジェクトの結果を紹介します。コンテナーの横を高速列車が通過する際の空気力学荷重を明らかにするため、一連の計算流体力学（CFD）計算を実施しました。さらに、列車の運動シミュレーションプログラムを使用して、その荷重によるコンテナーの運動や転覆、あるいは脱線の危険性を判定しました。列車の通過速度、また風速や風向を変えて多くのケーススタディを実施しています。
出典：Proceeding of the 2000 International Mechanical Engineering Congress & Exposition

都市モデリング

都市建築物の詳細なモデリング：グリッドとモデル形状への依存性

Fine Scale Modeling of Urban Structures: Dependence on Grid and Model Features
S.E. Haupt, R.P. Wilson, L.J. Peltier and R.F. Junz

最高の忠実度で計算流体力学（CFD）モデルを作成することによって建築物周りの基本的な流れを明らかにします。それによってその構造周りに予測される散逸のタイプを示すことができます。この研究では最も単純な形状である立方体の建物を対象としました。この種の建築物の周囲の流れが多数公表されています。また散逸に影響する流れの剥離や境界層形成の基本的な要素を含んでいます。忠実なモデリングのため、初期条件としてリアルな大気境界層を含みます。そのため、非常に細かいメッシュで境界層を解像しています。
出典： 14th Joint Conference on the Applications of Air Pollution Meteorology with the Air and Waste Management Assoc, January 2006

シミュレーションベース設計

シミュレーションベース設計に向けて

Toward Simulation-Based Design
M.S. Shephard, M.W. Beall, R.M. O'Bara, and B.E. Webster

シミュレーションベース設計の支援に必要な技術を論じています。特に、現存するCADやCAEツールに追加する必要のある要素技術に注目し、シミュレーションモデルマネージャ、シミュレーションデータマネージャ、適応制御ツール、シミュレーションモデルジェネレータに関して述べています。さらに、これ等の技術を自動車内温度制御システムの設計に応用した例を紹介しています。
出典：Finite Elements in Analysis and Design, Volume 40, Issue 12, July 2004

土木工学への応用

Tacoma海峡橋増設プロジェクトにおける計算流体力学モデル

Computational Fluid Dynamics Model for Tacoma Narrows Bridge Upgrade Project
K. Debus, J. Berkoe, B. Rosendall, and F. Shakib

RANS/LESハイブリッド乱流モデル機能を有する市販の計算流体力学コードを使用して先頭が鈍角の物体を過ぎる流れを解析し、結果を検証しました。この結果は、Tacoma海峡橋に併設する新橋建設におけるケーソンのアンカーシステム設計の資料となります。
出典：Proceedings of FEDSM'03: 4TH ASME.JSME JOINT FLUIDS ENGINEERING CONFERENCE (FEDSM2003-45514)



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