CONVERGE さらなる高効率化・低エミッション化の追求
~燃焼予測技術向上への飽くなき挑戦~

「CONVERGE Conference Day」大盛況のうちに終了いたしました!
ご講演者様、ご参加者様のご協力のおかげをもちまして、大盛況のうちに終了いたしましたことをご報告申し上げます。
社員一同心より感謝申し上げます。

本年のカンファレンスは、「Core Competence Enhanced by MBD」を全体のテーマとして開催させていただきます。
MBDといえば、どうしても製品開発の上流工程における全体システム設計がイメージされ、いわゆるCAEとは異なる次元のシミュレーションプロセスだと認識されることが少なくありません。ただ、全体システム設計によって、性能要求を満たす構成部品性能が決定したとしても、次には、それら性能要求を具体化してどのような部品を設計するのかというステップがあります。その部品設計の段階では、従来の3次元CAEによる性能評価プロセスが引き続き重要なMBDの構成要素となります。
特に内燃機関の設計においては、エンジン筒内の燃焼制御、点火・着火制御や混合気形成制御など、極めて3次元性の強い現象が大きく影響するため、MBDプロセスの中でもこれまで以上に高い精度でこれらを数値的に予測するニーズが存在します。本年のCONVERGE Conference Dayでは、国内外のお客様から、これらの高精度燃焼予測における重要なテーマである自着火、点火、ノッキング、燃料特性の影響などに関する多くのご講演をいただく予定です。
基調講演としてIFP Energies Nouvelles様より、CONVERGEに実装された燃焼モデルであるECFM3Z、ECFM、点火モデルISSIMなどのサブモデルに関してご発表いただきます。同社は2015年よりCONVERGE開発元であるConvergent Science社とのコラボレーションにより、CONVERGEに内燃機関燃焼予測のための多くのサブモデルを実装してきました。ディーゼルエンジンに適応されるECFM3Zモデルに加えて、ガソリンエンジンのサブモデルでは、火炎伝播モデルであるECFMモデルと点火モデルISSIMにLESを適用することによって、従来のRANSモデルよりも高い精度でサイクル間変動やノッキングなどの現象予測が可能になりました。
ディーゼル自着火に関して、デンソー様より市場軽油を模擬した多成分燃料の噴霧燃焼モデリング手法、崇城大学様からはエタノール燃料の自着火予測についてご講演いただきます。ドデカンやヘプタンに代表される単一燃料による燃焼予測では高精度化に限界があり、より市場軽油に近い組成の燃料を考慮した詳細化学反応メカニズムの構築が極めて重要なテーマとなってきました。また、持続可能な社会に向けた代替燃料の利用促進の観点からも、エタノール燃料の自着火燃焼制御技術の確立が喫緊の課題となっていますので、燃料に着目した研究は今後、ますます増えていくものと思われます。
ガソリンエンジンの高効率化を進めるにあたって、その阻害要因のひとつであるノッキングに関するご講演も予定しています。日本特殊等業様からはスパークプラグに起因するプリイグニッション起源の異常燃焼予測技術について、マツダ様からは火花点火制御圧縮自着火技術を応用した、次世代ガソリンエンジン開発で活用されている最新の圧縮自着火燃焼予測技術について、ダイハツ工業様からはマルチサイクル計算と詳細化学反応技術を用いたノッキング評価技術構築に関する解析事例をご紹介いただきます。ガソリンエンジンのさらなる高効率化に向けた異常燃焼制御技術は、従来にも増してより高い精度での予測技術の必要になっており、これに関する最新のシミュレーション技術の活用事例は大変貴重な情報共有の機会になるものと大いに期待しています。
Convergent Science様からは、CONVERGEによるポンプ、コンプレッサ、弁など内燃機関以外の適用事例をご紹介いただきます。CONVERGEの最新バージョン3.0では、従来の流体構造連成機能だけでなく、Abaqusとの動的カップリング機能やCONVERGE内部でのビーム要素による構造解析との連成機能など、構造物の流体力による変位を考慮した解析機能が拡充されており、これらの最新技術を活用した事例です。カンファレンス最後には、CONVERGE 3.0の概要と将来開発計画についての発表があります。CONVERGE 3.0では、壁面レイヤーセルの追加などの新機能のほか、計算効率とメモリ消費が大幅に改善されています。今後も解析機能の拡充とさらなる高速化に向けた改善を予定しており、この機会が日本のユーザー様からの改善要望などを含めて開発責任者と有意義な意見交換の場となれば幸いです。

昨年も、国内外より多くの貴重なご発表をいただくことができ、おかげさまでほぼ満席の状態で大盛況のうちに活発な情報交換の場なりました。今回も多くのお客様のご協力のおかげを持ちまして、昨年同様多くの活用事例をご紹介させていただくことができます。お忙しい中、ご協力を賜りました講演者様には心より御礼申し上げます。
皆様のご来場をスタッフ一同お待ち申し上げております。

解析技術1部 取締役部長 小川 修一

開催概要

日程 2019年11月14日(木) 10:00~17:40(予定) 受付 9:30~
会場 横浜ベイホテル東急 B2F アンバサダーズ ボールルーム
MAP  Googleマップで見る

〒220-8543 神奈川県横浜市西区みなとみらい2-3-7
  • みなとみらい線: 「みなとみらい駅」から徒歩約1分
  • JR京浜東北線/根岸線・横浜市営地下鉄: 「桜木町駅」から徒歩約10分
対象者 製造業のお客様で、弊社提供の「CONVERGE」やその他プロダクト、受託解析サービスをご利用のお客様、ご検討中のお客様、デジタルエンジニアリングやCAEにご興味のあるお客様ならどなたでもご参加いただけます。
※一部ハードウェアベンダー・ソフトウェアベンダー様はご参加をご遠慮いただきます。
また、その他弊社都合にてご参加をお断りする場合がございます。
誠に恐縮ではございますが、参加登録の状況によりましては、導入計画をお持ちの企業様を優先させていただく場合がございます。あらかじめご了承のほど、よろしくお願い申し上げます。
参加費 無料・事前登録制
参加登録
  • ご参加の方には、開催1週間前を目途に別途E-mailで「参加票」をお送りします。各カンファレンスにご参加の際には、「参加票」とお名刺2枚をお持ちください。
  • 11/12(火)までに、参加票がお手元に届かない場合は、お手数ですが以下の事務局までご一報くださいますようお願いいたします。ご登録状況を確認いたします。
  • 11/7(木)以降にお申し込みをいただいた場合は、受理案内と参加票を同日にお送りします。
資料 配布のご許可をいただいた資料のみ、お申込者様専用ページ内から配布いたします。
お申込者様専用「資料ダウンロード」ページ公開後、ID・パスワードをE-mailにてお送りします。
冊子・CD-ROMでは配布いたしませんので、あらかじめご了承くださいますようお願いいたします。
当該Webサイトが利用できないなどのご事情がある場合は、事務局までご一報ください。
展示内容
  • CONVERGE等ソフトウェアのデモンストレーション、技術相談 他
  • 協賛展示(予定)
    Rescale Japan 株式会社 様
※上記は予告なく変更になる場合がございますので、あらかじめご了承ください。
その他
  • ご昼食にお弁当をご準備しております。お席にてお召し上がりください。
  • 英語のご発表では、遂次通訳を実施いたします。
  • 弊社もしくはご講演者様の事前の許可なく、ご講演会場内での写真撮影、VTR撮影、録音はご遠慮願います。
    (弊社は、記録等のため、講演会場内をはじめ、カンファレンス会場内にて適宜、写真撮影を実施いたします。)
  • PCをご利用いただく場合、各会場に電源設備、無線LAN接続環境はございませんのであらかじめご了承ください。
▼お問い合わせ先: 株式会社 IDAJ 
IDAJ CAE Solution Conference 事務局
〒220-8137 横浜市西区みなとみらい2-2-1-1 横浜ランドマークタワー37F
TEL: 045-683-1435  FAX: 045-683-1999  E-mail: ICSC@idaj.co.jp
資料請求はこちら

プログラム

*それぞれのご講演の後に質疑応答の時間を設けております。(約5分~10分)
*プログラムは予告なく中止・変更となる場合がございます。

11:35-12:05 トヨタ自動車様のご発表が決まりました!(2019.10.16)

タイトル 講演者
10:00-10:05 開会のご挨拶 IDAJ
10:05-11:05 【基調講演】
High efficiency ICE design using IFPEN modeling in CONVERGE

(逐次通訳をいたします)
タイトル 【基調講演】
High efficiency ICE design  using  IFPEN modeling in CONVERGE
(逐次通訳をいたします)
講演者 IFP ENERGIES NOUVELLES 様
時間 11月14日(木) 10:05-11:05
概要 Since 2015, IFPEN develops in collaboration with CSI combustion models  for ICE in CONVERGE. This presentation will focus on ICE modeling coming from the IFPEN research group and how it can help to design high efficiency engines. A portfolio of models has been implemented in the solver CONVERGE to simulate compression ignition (CI) engines and spark ignition (SI) engines. For CI engines, the ECFM3Z model including the tabulated chemistry model TKI is used to take into account auto-ignition and subsequent non-premixed type combustion. For SI engines, the flame surface density  model ECFM and ISSIM spark ignition model allow users to simulate the flame ignition and propagation in a turbulent flow. These models, first implemented for RANS applications, are now available for LES. As shown in previous studies at IFPEN, LES allows to assess cycle to cycle fluctuations and knock much better than RANS. Besides, to design new engines with high dilution, new ignition systems are needed like passive and active pre-chambers. Examples of such LES and pre-chamber calculations at IFPEN will be presented.
IFP Energies nouvelles 様
11:05-11:35 様々な市場燃料の多成分噴霧燃焼シミュレーションとその不確かさ
タイトル 様々な市場燃料の多成分噴霧燃焼シミュレーションとその不確かさ
講演者 株式会社 デンソー 様
時間 11月14日(木) 11:05-11:35
概要 市場軽油の噴霧燃焼モデリング手法を提案し、着火遅れ時間の推定値の不確かさを系統的に解析した。噴霧ペネトレーションや燃料蒸留曲線へのモデル定数の合わせ込みや化学反応モデルの不確かさが最終結果に与える感度を分析した結果、着火遅れ時間の推定値の不確かさは化学反応モデルに起因するところが大きいことが明らかになった。また、米・サンディア国立研究所にて定容燃焼器試験を行い、モデルの検証を進めている。
■CONVERGE他弊社取扱いソフトウェアについて
弊社取り扱いのプロダクトのご利用年数 5年
弊社取り扱いプロダクトを利用しての主な解析テーマ エンジン燃焼解析
ディーゼル噴霧燃焼解析
弊社取り扱いプロダクトを気に入っていただいている点 ユーザーインターフェイスが優れており、直感的に使いやすい。
解析ソルバーが頑健であり、計画通りに結果が出せる。
株式会社 デンソー 様
11:35-12:05 ディーゼル拡散燃焼の新しい噴霧形成法の検討
タイトル ディーゼル拡散燃焼の新しい噴霧形成法の検討
講演者 トヨタ自動車 株式会社 様
時間 11月15日(金) 11:35-12:05
概要 通常のディーゼル拡散火炎は通常sootを伴い、しばしばNOxや燃費改善の障害となっている。そのため、sootの低減が求められており、リフトオフ長に着目した研究が活発である。ブンゼンバーナーのように、燃焼開始前に十分な空気を導入し、噴霧内部の酸欠領域を低減することで、smokelessかつ高速燃焼を狙った。検討は次の3ステップで実施した。
・STEP1:燃料自身に酸素を持たせ、根元から酸素を供給するコンセプトのうれしさ検証
・STEP2:液柱長さの短縮による、エントレイン改善の検証
・STEP3:ダクト噴射を用いた、Lift-off長延長による、噴霧内当量比の均質化
■CONVERGE他弊社取扱いソフトウェアについて
弊社取り扱いプロダクトを利用しての主な解析テーマ エンジン筒内流動
噴霧
燃焼
弊社取り扱いプロダクトを気に入っていただいている点 形状変更の柔軟さ
サポートの手厚さ
トヨタ自動車 株式会社 様
12:05-13:10 昼食
★お弁当をご準備いたします。
<Lunch Time Presentation>12:15~12:35
効率的なエンジン設計を実現する3次元CFD活用方法のご提案
※MBD Sessionで同じ内容でご紹介します。
タイトル <Lunch Time Presentation>
効率的なエンジン設計を実現する3次元CFD活用方法のご提案
講演者 IDAJ
時間 11月15日(金) 12:15~12:35
概要 自動車の電動化や自動運転化に企業の開発力が集中する中、内燃機関の開発は、以前よりも一層効率的に進めることが重要になっています。そのため、3次元CFDによるエンジン形状設計も、これまで以上に効率化が必要になってきています。
本講演では、3次元CFDによる流動性能確認のための非定常計算を例に、3次元CFDをエンジン形状設計に適用する重要性をご説明し、より効果的に活用するためのアプローチ手法をご提案します。
形状検討の初期段階から、タンブル崩壊に伴う乱れ生成、圧縮端での流れ場形成などの非定常現象を考慮することで、従来の定常計算の評価指標では見落とされていた性能評価をフロントローディング的に行うことができます。通常、非定常計算は膨大な計算コストがかかりますが、熱流体解析プログラムCONVERGEの特徴である、形状スタディの容易さや、着目現象に応じてモデル粒度(メッシュなど)を適切・簡便に切り替えられる点を生かし、設計に必要な情報を、大量かつ高速に収集・検討することが可能です。さらにフロントローディングによって、従来プロセスで発生していた手戻りの削減を期待することもできます。
IDAJ
13:10-13:55 Enabling New Applications with CONVERGE v3.0
(逐次通訳をいたします)
タイトル Enabling New Applications with CONVERGE v3.0
(逐次通訳をいたします)
講演者 Convergent Science 社 様
時間 13:10-13:55
概要 This presentation will focus on a number of new application simulations that are enabled or enhanced by the functionality in CONVERGE v3.0.
Convergent Science 社 様
13:55-14:25 スパークプラグからのHSPI及びLSPIに関する研究
タイトル スパークプラグからのHSPI及びLSPIに関する研究
講演者 日本特殊陶業 株式会社 様
時間 11月14日(木) 13:55-14:25
概要 過給ダウンサイズのガソリンエンジンにおいて、スパークプラグによって発生する異常燃焼に関する研究を行った。特に低いエンジン回転域で発生する異常燃焼について、高温となったスパークプラグから発生する一般的なプレイグニッション、オイル等の赤熱粒子から発生するLSPIとの違いを明確にし、発生メカニズムを解明することを目的とした。
初めに筒内可視化試験を実施し、スパークプラグに起因するLSPIがその他のプレイグニッションとは異なる現象であることを判明させ、また圧力波形のみではプレイグニッションの種類を判別することが難しいことを証明した。
次にCFDを用いたスパークプラグ起因のLSPIのメカニズム解明を行から、スパークプラグガスボリューム内に熱だまりが発生することを突き止め、この現象がエンジン試験においてガスボリューム内の自着火発生位置と概ね一致する傾向を確認した。
最後にスパークプラグの影響評価をエンジン及びCFDで実施し、両者の結果に相関を確認することでき、またスパークプラグの特徴を変化させた際のスパークプラグ起因のLSPI発生頻度はガスボリューム容積を小さくすること及びプラグ温度を低下させることが有効であることを証明した。
総括として、スパークプラグ起因のLSPIはスパークプラグからのHSPIやオイル起因のLSPIと異なる現象であり、可視化技術やCFD解析からガスボリューム内の混合気の自着火によって発生すると推定した。
■CONVERGE他弊社取扱いソフトウェアについて
弊社取り扱いのプロダクトのご利用年数 1年
弊社取り扱いプロダクトを利用しての主な解析テーマ 燃焼
流体
弊社取り扱いプロダクトを気に入っていただいている点 メッシュ生成が簡単なこと
燃焼モデルが充実していること
日本特殊陶業 株式会社 様
14:25-14:55 火花点火制御圧縮着火エンジンの開発に適用する燃焼予測技術
タイトル 火花点火制御圧縮着火エンジンの開発に適用する燃焼予測技術
講演者 マツダ 株式会社 様
時間 11月14日(木) 14:25-14:55
概要 我々は、火花点火制御圧縮着火で熱効率向上を実現する次世代ガソリンエンジンを開発した。
このエンジンは、圧縮着火・ノッキングのように、混合気の化学反応でおこる自着火現象を完全に制御する必要があり、その実現には燃焼予測技術を用いたモデルベース開発が大きく貢献した。
本発表では、その燃焼予測技術の開発と適用事例を紹介する。
■CONVERGE他弊社取扱いソフトウェアについて
弊社取り扱いのプロダクトのご利用年数 14年
弊社取り扱いプロダクトを利用しての主な解析テーマ ・GT-SUITE:パワートレインシステム設計、燃焼状態量制御
・LOGEsoft:燃焼反応制御、反応機構簡略化
・CONVERGE:燃焼系詳細設計、燃焼反応制御
弊社取り扱いプロダクトを気に入っていただいている点 ユーザー関数定義の容易さ
サポート体制の充実
サポート技術者の技術力
マツダ 株式会社 様
14:55-15:25 CONVERGE/SAGEを用いたSIガソリンエンジンにおけるヘビーノック発生メカニズムの詳細解析
タイトル CONVERGE/SAGEを用いたSIガソリンエンジンにおけるヘビーノック発生メカニズムの詳細解析
講演者 ダイハツ工業 株式会社 様
時間 11月14日(木) 14:55-15:25
概要 高負荷で利用されることの多い小型エンジンでは、ノッキングが高効率化の制約になりやすく、シミュレーションを活用した高度なノッキング予測手法が求められている。しかし、シミュレーションで燃焼速度を再現するには複数のパラメータ同定が必要となる他、聴覚や振動でノッキングの検出可能な実機と異なり、明確な判定基準がなく、取り扱いが難しい。
本発表では、CONVERGEでRANS(乱流モデル)とSAGE(詳細化学反応ソルバー)を使用し、複数サイクルに渡って計算することにより境界条件設定を簡略化した事例、シリンダ壁に沿って設定したモニタポイントからの局所的な圧力変化を解析することにより、シミュレーション上でノッキングが発生した箇所やそのプロセスを解析した事例について紹介する。
■CONVERGE他弊社取扱いソフトウェアについて
弊社取り扱いのプロダクトのご利用年数 5年
弊社取り扱いプロダクトを利用しての主な解析テーマ エンジンの特性予測と筒内現象の解析
弊社取り扱いプロダクトを気に入っていただいている点 自動メッシュにより、モデル作成から計算までの時間が短縮できる点
ダイハツ工業 株式会社 様
15:25-15:45 休憩
15:45-16:15 エタノールの噴霧混合気形成から自着火に至るまでの物理化学現象解明に向けたCONVERGEによる数値解析
タイトル エタノールの噴霧混合気形成から自着火に至るまでの物理化学現象解明に向けたCONVERGEによる数値解析
講演者 崇城大学 様
時間 11月14日(木) 15:45-16:15
概要 昨今の石油枯渇ならびに地球温暖化等の世界的エネルギー・環境問題を背景に、持続可能社会構築に向け、バイオマス利用のエネルギー資源循環システムの開発を目指し、植物バイオマス由来のアルコールを燃料とするディーゼル型の高効率エンジンシステムの確立を目的としている。理論熱効率の観点からエンジンとしてはディーゼル型、石油代替燃料としてはエタノールが第1候補と考えられるが、エタノールはガソリンに近い高オクタン価燃料(エタノールをはじめとしたアルコール燃料の自着火性の悪さは周知の事実)であり、最もディーゼルには不適格な燃料である。したがって高効率アルコールディーゼル実現に向けたキー技術は着火制御技術である。自着火はサイクル変動が極めて小さく、着火方法としては最も理想的と言える。つまり、着火という燃焼現象の起点が燃料噴射によって、自然と制御されていると考えられる。したがって着火法式としては自着火を目指している。これまでの理論計算、実機関を用いた着火燃焼特性試験ならびに定容燃焼炉を用いた噴霧可視化実験を通して、アルコール燃料の自着火性の悪さの原因を明らかにした。それは「軽油等のディーゼル燃料と比べ、アルコールは理論空燃比が小さく蒸発潜熱が大きいが故に早すぎる希薄化と遅すぎる高温化をもたらし、噴霧混合気形成過程において、自着火適性濃度・温度の同時達成が困難であるため」というものである。これまでの理論計算や実験では空間平均値論の範疇での考察ならびに自着火タイミング及び自着火位置を可視化したに過ぎず、噴霧の内部構造については物理化学現象として未知のままであった。そこで、噴霧形成から自着火→乱流拡散燃焼という極めて複雑で高速の非定常物理化学現象に対して、CONVERGEによる数値解析を試み、エタノール噴霧の内部構造の解明と自着火成立条件の物理要件を明らかにした。現在、自着火現象を支配する化学的律則条件解明に向け、主たる活性化学種の見極めとそのモル濃度に着目して、数値解析を継続している。講演では、公開されているエタノールの素反応モデルを外部から取り込んでカスタマイズし、微粒化・相変化を伴う・詳細化学反応をCONVERGEによって解析した結果を示し、現在までに得られた知見を紹介する。
■CONVERGE他弊社取扱いソフトウェアについて
弊社取り扱いのプロダクトのご利用年数 6年
弊社取り扱いプロダクトを利用しての主な解析テーマ 高温高圧空気の静止場ならびに流動場に対するエタノール噴射における噴霧形成(液柱ブレークアップ、微粒化、蒸発)ならびに自着火からその後の拡散燃焼に至る詳細化学反応
弊社取り扱いプロダクトを気に入っていただいている点 メッシュ生成が極めて容易である点
化学反応モデル(mech.datファイル)はフォーマットを揃えれば外部からの取り込みが容易であることに加え、その変更(カスタマイズ)も容易である点
加えて、技術サポートが充実しており、質問に対し、短時間で且つ詳細な回答をして頂ける点
崇城大学 様
16:15-16:45 筒内流動がHCCI燃焼に与える影響の実験と数値解析
タイトル 筒内流動がHCCI燃焼に与える影響の実験と数値解析
講演者 国立大学法人 千葉大学 様
時間 11月14日(木) 16:15-16:45
概要 HCCI燃焼の高負荷限界を拡大するためには、急峻な熱発生を緩慢化することが重要である。
本発表では、HCCI燃焼の高負荷運転時の圧力上昇率を低減することを目的に、筒内流動と混合気の温度や濃度分布がHCCI燃焼における熱発生特性に与える影響を、急速圧縮膨張装置を用いた実験と、エンジン燃焼解析ソフトCONVERGEを用いた数値解析により調べた事例について紹介する。
国立大学法人 千葉大学 様
16:45-17:30 CONVERGE 3.0 Results and Looking Ahead to 3.1
(逐次通訳をいたします)
タイトル CONVERGE 3.0 Results and Looking Ahead to 3.1
(逐次通訳をいたします)
講演者 Convergent Science 社 様
時間 11月14日(木) 16:45-17:30
概要 This presentation will show some of the most recent results from CONVERGE version 3.0. Those results include inlaid grid simulation results as well as memory and scaling results for cases run on 1000's of cores. The new features that will be coming in version 3.1 are also introduced.
Convergent Science 社 様
17:30-17:40 閉会のご挨拶 IDAJ
資料請求はこちら
page top page top