マイクロ波ソリューション事業
設計・シミュレーション
反応器デザインと数値シミュレーション
反応器のスケールアップを目指した設計では、高性能コンピュータを用いた数値シミュレーションが重要な役割を果たします。当社の数値シミュレーション技術は、電磁場・熱流体・構造解析の三本柱からなります。目的に応じて、複数の手法を組み合わせた、連成解析という高度な技術を適用します。ここでは、当社が採用している数値シミュレーション・ソフトウェアを紹介します。
当社保有シミュレーション・ソフトウェア一覧
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| 解析内容 | シミュレーション・ソフトウェア |
|---|---|
| 電磁場解析 | Ansys HFSS CST Studio Suite |
| 熱流体解析 | Ansys Fluent |
| 解析内容 | 粒子・粉体解析（DEM） |
| シミュレーション・ソフトウェア | Ansys Rocky |
| 構造解析 | Ansys Mechanical |
| マルチフィジックス解析 | COMSOL Multiphysics |
電磁場解析
Ansys HFSS
ラボからベンチ、(あまり大きくない)実機スケールの反応器を解析するときに使います。周波数ごとの電磁場の振る舞いを明らかにします(周波数領域解析)。
CST Studio Suite
比較的小さいメモリ消費量で解析ができるので、実機スケールの反応器を解析するときに使います。周波数領域解析だけでなく、時間ごとの電磁場の振る舞いも計算することができます (時間領域解析)。電磁場と熱流体の連成解析にも対応しています。
熱流体解析
Ansys Fluent
熱流体解析では流体の連続の式、運動方程式、エネルギーの式、必要に応じて反応式などを合わせて解きます。それにより反応器内で化学反応が進む様子や液体の流れの様子、被加熱物質の温度変化がわかります。
Ansys Rocky
触媒粒子系に代表される粉粒体の挙動を調べる際には、離散要素法(Discrete Element Method; DEM)という手法を用いて、粒子の運動方程式を解きます。
構造解析
Ansys Mechanical
構造解析では、反応器内の高い圧力により、筐体に生じるひずみや応力値を計算します。この結果をもとに筐体の強度判定を行います。
マルチフィジックス解析
サンプルの電磁場分布
COMSOL Multiphysics
COMSOL Multiphysics®は、マルチフィジックス解析を前提として設計されている有限要素法 (FEM)ベースの汎用物理シミュレーションソフトウェアです。複素誘電率測定により得られた実測パラメータ値から電磁場の分布を計算することができ、得られた結果からさらに熱分布解析まで1つのソフトウェアで計算することができます。マルチフィジックスという名前が表すように、反応系内の電磁波の挙動と発熱挙動を化学反応と結びつけて、考察するために有用なツールです。
