超臨界流体シミュレーション

流体シミュレーション
流体シミュレーションのご
シミュレーションのご提案
のご提案
テーマ例：超臨界流体を用いた
微粒子合成のシミュレーション
1. イントロ
2. 超臨界流体計算の位置づけ
-超臨界を利用した技術開発の視点で-
3. 流体分野についてのご提案
-弊社開発コード: AEOLUS -
１．イントロ
最近, 活発な研究分野に, 特異な性質を示す超臨界流
体研究とナノ物質研究がある。
ナノ粒子合成法は様々あるが, その中に超臨界流体を
用いた製造法が存在する. （二分野の接点となる）
原理：瞬時に高い飽和状態（超臨界状態に特有）
→ 核形成の臨界半径の減少
この中, ナノ粒子合成を実験前に評価する需要がある.
また, コード開発には利用者の要望に柔軟に対応する
体制を備えておくことが賢明.
２．超臨界流体コードの位置づけ
-超臨界を利用した技術開発の視点でナノ粒子合成
ナノ粒子合成は
粒子合成は超臨界技術の
超臨界技術の一つという視点
つという視点で
視点で議論
超臨界技術に
超臨界技術に興味をもつ
興味をもつ利用者
をもつ利用者を
利用者を広く確保
超臨界流体コード
超臨界流体
コード
超臨界流体コード
超臨界流体コードに
コードに
に含
含んでおきたいこと
んでおきたいこと
コードに
2-1.
2-1. 当面の対応：
当面の対応：ナノ粒子合成の計算
ナノ粒子合成の計算
2-2.
2-2. 将来の対応：
将来の対応：超臨界技術の計算
超臨界技術の計算
対応すべき
対応すべき点
すべき点についてまとめると・・
についてまとめると・・
2-1. ナノ粒子合成への対応
ナノ粒子合成計算に求められること
* 反応炉でのナノ粒子の平均半径・分散の推算.
* ナノ粒子合成に対し, 最適な反応炉の形状を
突き止めること.
* 計算結果から反応炉の腐食対策を立てる.
以上を満足するシミュレーターの搭載
2-2. 将来の対応（超臨界技術の計算）
現在ホット
現在ホットな
ホットな超臨界技術の
超臨界技術の可能性の
可能性の認識が
認識が重要
経済性（
経済性（二次廃棄物が
二次廃棄物が出ない,
ない反応が
反応が速い）
安全性（
安全性（元来あるもの
元来あるもの:
あるもの水, 炭酸ガス
炭酸ガス etc. を使う）
超臨界技術を用いた化合物抽出・再合成・廃棄物処理や
粒径に依存した物性を持つ化合物の創製・探査などへの対応
超臨界技術計算への
超臨界技術計算
への
展開
意識
超臨界技術計算への
への展開
展開を
を意識すれば
意識すれば
すれば
超臨界技術計算への展開
への展開を
展開を
意識すれば
コードの
コード
用途
コードの
の用途は
用途は
は広
広がる
がる
コードの
用途は
コードに含めたい拡張性
-ナノ粒子合成と将来を考慮して
調査したい物質の合成・分解反応が自由
に組み入れられること.
超臨界の物性・状態方程式を、例えば水
だけでなく他の物質に変更できること.
メッシュ分割が柔軟で反応容器の形状を
変えられること.
反応に重要な温度・密度場を状態方程式
と整合的に精度よく計算できること.
3. 流体分野についてのご提案
-弊社開発コード: AEOLUS シミュレーター開発
シミュレーター
開発
クリア
シミュレーター開発
開発に
に対
対し
しクリアしておきたいこと
クリアしておきたいこと
しておきたいこと
シミュレーター開発に
開発に
クリアしておきたいこと
１. 物理モデル
物理モデル・
モデル・データの
データの検討
２. メッシュ分割
メッシュ分割の
分割の柔軟性
３. 反応に
反応に重要な
重要な温度・
温度・密度の
密度の精度
（温度差のある流体混合の計算を精度よく解きたい）
ここで,
AEOLUSの対象領域のご説明
B, C, D を指向し, CIP+GCUP法よって物理量の激しく変化
する場合の解析に優れる.
単相・単純
多相・複雑
低流流 A
・非圧縮性乱流
・熱対流
・物質拡散
C
・気液２相流・燃焼解析
・MHD, 磁性流体, ERFなどの機能
性流体現象
・粉体流（極性流体モデル)
高速流 B
・圧縮性乱流
・高速飛翔体
・高速鉄道
D
・レーザー加工・溶接
・爆縮 (レーザ核融合)
・ジェット・エンジン
・爆発・爆轟・プラズマ
弊社開発コード：AEOLUS の特徴
1. AEOLUS は BFC であり, マルチブロック化に
対応することで形状
形状に
形状に適合した
適合した精度良
した精度良い
精度良い計算
が可能.
可能
2. AEOLUS は, 他社にない
他社にない計算法
にない計算法：
計算法： CIP+GCUP 法
で温度・密度場を状態方程式と整合的に解くため
解の信頼性・精度が高い.
流体シミュレーションのご提案
超臨界シミュレーション
超臨界シミュレーションの
シミュレーションの現問題
と将来を
将来を考慮して
考慮して,
して AEOLUS での対応
での対応をご
対応をご提案
をご提案.
提案
利点
利点
１１．．シミュレーター利用者
シミュレーター
利用者
との
対話
よって
自由
機能
シミュレーター利用者
利用者との
との対話
対話に
によって,
よって,
自由に
に機能を
機能を
を
シミュレーター利用者との
利用者との対話
との対話に
対話に
よって自由に
自由に
機能を
充実させていくことができる
充実
させていくことができる
充実させていくことができる
充実させていくことができる.
させていくことができる.
させていくことができる
(利用者
利用者との
利用者
との
対話
シミュレーター
実用性向上
重要
(利用者
利用者との
との対話
対話は
は,, シミュレーターの
シミュレーターの
の実用性向上に
実用性向上に
に重要)
重要)
利用者との対話
との対話は
対話は
シミュレーターの
実用性向上に
重要
２２．．ナノ粒子
ナノ
粒子
めて
利用者
対象
とする
問題
について
ナノ粒子
粒子を
を含
含めて利用者
めて利用者
利用者の
の対象とする
対象とする
とする問題
問題について
について,
ナノ粒子を
粒子を
めて利用者の
利用者の
対象とする問題
とする問題について
問題について,
について
BFC,
でより
アプローチ
提供
できる
BFC,CIP+GCUP
CIP+GCUP法
法でより良
でより良
良い
いアプローチを
アプローチを
を提供できる
提供できる
できる.
でより良
アプローチを
提供できる.
できる

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