CFD連携形状最適化ソフトウェア

CAESES

CAD機能と最適化機能を合わせ持つソフトウェア

CAESES(ケイシス)は自由曲面のパラメトリックモデルを作成し、それを解析ソルバーと連携して最適化することができます。つまりCAD機能と最適化機能を合わせ持つ、設計検討のためのソフトウェアです。企画や構想設計といった上流工程で設計空間を十分探索し、設計品質を高める環境を提供します。

  • CAESESとCFDソルバーとの連携イメージ

特長・メリット

  • 最適な形状を短時間で探索

    最適化エンジンにより、人の試行錯誤では探索しきれない設計空間を効率的に短時間で探索し最適形状を見いだします。

  • プロセス自動化による効率化

    CAD形状作成、計算実行、結果評価の一連のプロセスは全て自動化されます。面倒な繰返し作業は不要です。

  • 世界中の150以上の組織が導入

    CAESESは世界中の多くの企業や団体が導入し、設計品質の向上に貢献しています。

機能紹介

CAD機能 ~パラメトリックモデリング~

CAESESの基盤は、パワフルで柔軟な3次元パラメトリックモデリングの機能であり、シミュレーション用に、特に流体解析(CFD)で利用することを念頭に技術開発されています。従来のCADとは異なり、CAESESが開発に注力してきたのは、例えば船体や航空機の外表面、回転機械のブレード、ダクトなど、流体性能が設計の支配的要素となる複雑な自由曲面をスマートにモデリングする機能です。従来のCADでユーザが組込めるパラメータと言えば、長さ・角度・オフセット量といった基本的な寸法のみですが、CAESESではスイープする断面の面積、重心位置、曲率、スイープパスの制御点などあらゆるパラメータを組込み、さらにその分布を関数で定義することも可能です。
また、ほとんどの著名なCFDソルバーとの連携が可能です。

プロペラのパラメトリックモデリング例

ピッチ角、翼弦長、翼厚などのパラメータの半径方向の分布を関数で定義しています。この関数を変更することで、いくつもの派生モデルの作成を自由に行うことができます。

  • パラメータ分布の関数定義

CFD連携

CAESESは、CFD(もしくはその他のシミュレーション)ソフトを駆動し、制御することができる統合型プラットフォームです。バッチ実行が可能なCFDソフトならCAESESとの連携が可能です。Software Connectorというたった1つのGUI上で、CADデータの出力/設計変数の指定/外部ソルバとの連携/結果データの取込みや可視化/ASCII結果ファイルからの値抽出などが可能で、CFDソフトと連携した最適化サイクルの自動化を実現します。

  • CFDとの連携設定画面

最適化・可視化機能

CAESESのパラメトリックモデルは、設計変更モデル・派生モデルの作成に非常に適しています。ベースとなるモデルがパラメータやその分布を定義する関数を組込んで作成されれば、容易に多くの設計変更モデル・派生モデルを自動生成することが可能です。従来CADで問題となるようなエラーや不整合は起こりません。この技術が、CFDによって設計空間を容易にくまなく探索することを可能にします。

CAESESは、初期の検討に用いる実験計画サンプリングや単一目的最適化から、局所解が多く存在するような非線形空間の探索に有効な多目的最適化まで、多くの洗練された最適化アルゴリズムを搭載しています。複数の設計案の結果は、一覧表で自由に並べ替えたり、グラフ化して比較することが可能です。
またCAESESは、独自で結果の可視化機能を持っており、流速ベクトルや圧力分布の可視化、断面図や等値面図の表示も可能で、ポストプロセッサを持たないオープンソースソルバのポストツールとしてもご利用頂くことができます。

  • モデル管理と結果の一覧表示画面

  • テーブルによる横並び比較画面

  • 評価関数のプロット

外部CADの形状修正機能

CAESESでイチからモデル作成するだけでなく、外部で作成されたCADを取り込んで形状変更・最適化することも可能です。

  • モーフィング機能

スクリプト言語

CAESESの全てのコマンドは独自の言語で記述され、自動化やカスタマイズに威力を発揮します。

  • スクリプトの作成・編集画面

導入・改善サポート

業務改善コンサル

実績の豊富なエンジニアが、CFD(流体解析)やFEA(有限要素解析)を適用したお客様の業務改善を支援します。

ハードも含めた導入のご提案

サーバーやワークステーションなど、富士通製品を含めた導入のご提案が可能です。

導入事例

コンテナ船の燃料効率最大化

目的

コンテナ船(全長365.5m、載貨重量 165,517 T)の燃料効率最大化

効果

造波抵抗を50%削減し、推進性能の改善により、燃料効率を最大化に成功。
また、抵抗が減ったことで、耐久性の向上につながりました。

エンジンの吸気ポートの最適化

目的

吸気ポートの最適化

効果

吸気ポートの高さ、角度、直管部長さなどを変更可能なモデルを作成しました。別のCADで作成したモデルを取り込んで、モーフィングを行うことも可能です。ここでは150ケース以上のCFD計算を自動実行し、充填効率とタンブル比のパレート最適解を求めました。

タービンブレードのモデリング

目的

ガスタービン・スチームタービンのブレードの最適化

効果

冷却用の穴やリブの数・配置・角度などを自由にかつロバストに変更可能なパラメトリックモデルが完成しました。左図はブレード内部のリブの数を変更している例ですが、角度の変更、穴の数や径の変更なども行うことができます。

カタログ

  • CFD連携形状最適化ソフトウェア CAESES カタログ(778KB)

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