技術者コラム

TopCASTのメッシュサイズ設定：検証データで見る湯流れ解析の精度比較

「鋳造CAEのメッシュサイズ、結局いくつにすればいいのか」「解析結果が実機と合わないが何か原因なのか」 そんな悩みを抱える方もいるかもしれません。 メッシュサイズだけですべてが解決するわけではありませんが、計算上の誤差を抑えるうえでメッシュサイズによる誤差の特性を知っておくことは非常に重要であり、解析結果と実機とのズレを減らす着実な一歩になります。その判断軸として重要なのが、製品薄肉部における厚み方向のメッシュ数と、TopCASTが採用するポーラスメディア法という計算手法です。 この記事では、鋳造シミュレーションソフト「TopCAST」の検証モデルを使った2mm・4mm・8mmのメッシュサイズ比較をもとに、TopCASTにおけるメッシュ設定の考え方と、直交メッシュが抱える課題への対処法を解説します。

【新規事業コラム3】ドローン点検の効率化をAI画像解析で実現！鉄塔・設備点検の課題と自動化ソリューション

「ドローンで撮影した大量の画像を一枚一枚確認するのに時間がかかりすぎる」「点検作業の効率化を図りたいけど、AI画像解析は本当に使えるのか不安」「設備の異常検知を自動化して、見落としリスクを減らしたい」 そう思う方もいるかもしれません。 実は、AI画像解析技術を活用すれば、従来2週間かかっていた鉄塔や設備の点検業務を最短1日に短縮でき、さらに過去データとの比較で計画的な保全が可能になります。 この記事では、前回に引き続きJapan Drone 2025での展示を通じて明らかになった、ドローン点検の現場課題とAI画像解析による具体的な効率化手法を紹介します。

【新規事業コラム2】ドローン農薬散布のシミュレーション技術とは？圃場への飛散を可視化する流体解析の活用事例

「ドローンで農薬散布をしているけど、本当にムラなく散布できているのか不安」「風が強い日はどの程度まで作業できるのか判断が難しい」「隣の圃場への飛散リスクを事前に把握したい」 そう思う方もいるかもしれません。 実は、自動車開発で培われた流体解析シミュレーション技術を活用すれば、農薬散布前に飛散パターンや付着状態を可視化し、最適な散布条件を見つけることが可能になります。 前回の記事では、トヨタシステムズがドローンビジネスに挑戦する背景と、シミュレーション技術で社会課題を解決する構想をご紹介しました。本記事ではその具体的な第一歩として、Japan Drone 2025での展示を通じて見えてきた、ドローン農薬散布の現場課題と流体解析シミュレーションによる実践的な解決策を詳しく解説します。

【新規事業コラム1】シミュレーション技術で挑む新規事業の現実

新規事業を成功させるためには何が必要なのか？シミュレーション技術は本当に農業の課題解決に役立つのか？多くの農業関係者や企業が抱くこうした疑問に対し、弊社の新規事業担当者との座談会を通して答えを探ります。若手就農家から大手企業まで、様々な立場の方々に向けて、農業DXの現実と可能性をお伝えする連載の第1回です。

3D-OWL®　技術情報　AIを用いた解析効率化：『サロゲートモデル』とは

トヨタシステムズの 3D-OWL® は、CAE解析や実験業務を効率化するサロゲートモデルに分類されます。 本コラムでは、「サロゲートモデルとは？」、「何のために使うの？」、「どんな種類があるの？」という基本的な疑問にお答えするとともに、サロゲートモデルで問題となることの多い『過学習』という現象についても解説します。

3D-OWL®　技術情報　ニューラルネットワークとは違う統計的なアプローチ「ガウス過程」

3D-OWL®はサロゲートモデルAIです。AIとは言いますが、一般的なニューラルネットワークではなく、『ガウス過程』というおそらくあまり聞き慣れない理論を用いています。本記事では、3D-OWL®で使用されているガウス過程についてご紹介いたします。なお、サロゲートとは『Surrogate＝代理』を意味し、CAE解析や実験を行う代わりにAIが結果を予測するものです。

3D-OWL®　技術情報　3次元形状を2次元化する技術「DepthMap」とは

3D-OWL®では、3次元形状の情報をほぼ損なうことなく2次元化し、AIの学習時間や予測時間を大幅に低減できる、 『DepthMap』と呼ばれる技術を活用しています。以下にその詳細をご紹介いたします。

量子コンらぼ　～新技術への挑戦日記～　　　　　　　連載第5回「QUBOノックに挑戦！価値を最適化する基礎問題から」

「量子コンピュータの実用化はいつになるのか？」と、多くの人が疑問に思っているかもしれません。実は、量子コンピュータの基盤技術であるQUBO（Quadratic Unconstrained Binary Optimization）は、最適化問題を解決するための強力な手法であり、ますます注目されています。この記事では、QUBOノックを通じて、量子コンピュータの仕組みやその実用化に向けた課題について深掘りしていきます。

樹脂・ゴム製シール材のクリープ変形　　　　　　　(後編：高温100℃クリープ)

量子コンらぼ　～新技術への挑戦日記～　　　　　　　連載第4回「いよいよ演習」

量子コンピュータに興味を持つ多くの人が、「量子コンピュータはどのように実用化されるのか？」「量子アニーリングの演習はどのような体験だったのか？」と考えていることでしょう。量子コンピュータはまだ発展途上ですが、実際の演習を通じてその仕組みや可能性を理解することができました。この記事では、D-Waveを用いた量子アニーリングの演習内容や、その実用化に向けた具体的な取り組みについて紹介します。

樹脂・ゴム製シール材のクリープ変形　　　　　　　(前編：常温クリープ)

樹脂製の衣装ケースの天板に、本など重いものを積み上げて、すぐに撤去すると元に戻るのに、数年単位で放置しておくと天板がたわんだまま、元に戻らなくなっていたというような経験をしたことはありませんか？これはクリープ変形が時間経過にともなって進行したためです。 このメカニズムを簡潔なことばで表現してみると、 「部材に荷重が作用したまま時間が経過すると、その状態になじんでしまって元の形に戻りきらなくなる現象」という感じでしょうか。 時間に関係する変形ですから、応力が弾性限界を超えた時に生じる「塑性変形」とは別のものです。 クリープ変形と塑性変形の双方が生じる場合もありますが、上の衣装ケースの例ではすぐに撤去すると元に戻ったことからクリープ変形が主要因であるといえます。 クリープ変形の進行度合いは材質ごとに異なりますが、上述の荷重の強さや時間経過とともに、温度環境にも大きく影響を受けます。 部材がアルミやスチール等の一般的な金属類であれば、部材温度が数百度レベルのかなりの高温になっている場合を除いて、クリープの進行は微々たるものなので、通常はあまり問題にされません。 一方、樹脂やゴムのような部材では常温でさえ徐々に進行し、100℃くらいでも進行度合いが大きく増すことがあるので注意が必要です。 前置きが長くなりましたが、ここから樹脂やゴムでできたシール(パッキン)のクリープ解析事例についてご紹介いたします。今回は、カシメ締め付け時間の違いによるクリープ変形状態を調べました。

量子コンらぼ　～新技術への挑戦日記～　　　　　　　連載第3回「量子アニーリングの世界への入門」

「量子コンピュータの仕組みはどうなっているの？」「量子アニーリングって何？実用化はいつ？」と疑問を持つ方も多いのではないでしょうか。量子コンピュータ技術が急速に進化する中、特に量子アニーリングはその実用化に向けた重要なステップとされています。この記事では、量子アニーリングの基本的な仕組みについて具体例を用いて解説します。 量子アニーリングがどのように問題を解決するのか、その流れや具体的な例を通じて理解を深めることができるでしょう。

量子コンらぼ　～新技術への挑戦日記～　　　　　　　連載第2回「量子コンピュータの舞台裏」

「量子コンピュータって本当に実用化されるの？」「アニーリング方式とは何か、どのように使われるのか知りたい！」と思っている方も多いのではないでしょうか。実は、量子コンピュータのアニーリング方式は、組み合わせ最適化において非常に大きな可能性を秘めています。このコラムでは、量子コンピュータの仕組みやアニーリング方式の役割、そして実用化の見通しについて解説していきます。

量子コンらぼ　～新技術への挑戦日記～　　　　　　　連載第1回「量子コンピュータへの探求の始まり」

「量子コンピュータが業務にどのように活かせるのか、具体的な活用法を知りたい」と考える方も多いでしょう。実は、量子コンピュータの基礎を理解することが、実用化への第一歩となります。この連載コラムでは、量子コンピュータのセミナー参加を通じて得た知識と経験を共有し、今後の研究活動への期待についてもお話しします。

【流体解析入門11】壁面境界条件が円柱モデルの抵抗と流れに与える影響

「流体解析を始めたけど、壁面の境界条件って何を設定すればいいの？」「ノンスリップ壁面とスリップ壁面の違いがわからない」「壁面摩擦が解析結果にどう影響するのか知りたい」
そう思う方もいるかもしれません。
実は、流体解析において壁面の境界条件設定は解析結果の正確性を左右する重要な要素であり、ノンスリップ壁面、スリップ壁面、表面粗さの3つを理解すれば、精度の高い解析が可能になります。
この記事では、円柱モデルを用いて壁面境界条件の違いが流れ場に与える影響について、流体解析初心者にもわかりやすく解説します。

【流体解析入門10】ブシネスク近似による自然対流解析 – 非圧縮性で浮力を計算する方法

前回の記事では、流体の圧縮性と非圧縮性について取り上げ、熱対流を計算する場合は純粋な非圧縮性では再現できないことをお話しました。
ただ、「流体解析で温度差による自然対流を計算したいけど、圧縮性流体は計算負荷が高い」「非圧縮性では熱対流が再現できないと聞いたけど、何か方法はないの？」「ブシネスク近似って何？どんな時に使えるの？」 そう思われる方も多いのではないでしょうか。
実は、温度差が小さい自然対流の問題では、ブシネスク近似という手法を使うことで、非圧縮性流体でも熱による対流を解析でき、計算負荷を大幅に削減できるのです。
この記事では、ブシネスク近似を用いた熱対流解析の方法と、その適用範囲や注意点について、実際の解析事例を交えながらわかりやすく解説します。

【流体解析入門9】圧縮性と非圧縮性の違いと使い分け

「流体解析で圧縮性と非圧縮性はどう違うの?」「温度変化や流速によって解析結果はどれくらい変わるの?」 そう思う方もいるかもしれません。
実は、流体解析において圧縮性と非圧縮性の選択は解析精度に大きく影響し、マッハ数0.3を目安に 密度変化の影響が無視できなくなります。適切な物性設定を行わなければ、実際の現象を正しく再現できません。 この記事では、流体解析における圧縮性と非圧縮性の基本的な違い、温度変化や流速による密度変化の影響、そして具体的な解析事例を通じた使い分けのポイントを解説します。

【流体解析入門8】要素数の違いによる並列効率への影響と計算速度の最適化

「並列計算でコア数を増やしたのに、思ったより計算速度が上がらない...」「1プロセスあたりの要素数ってどれくらい必要なの?」 そう思う方もいるかもしれません。 実は、並列計算で高い効率を得るには、1プロセスあたりの要素数が重要な鍵を握っています。適切な要素数を確保しないと、並列数を増やしても期待通りの速度向上は得られません。 この記事では、要素数と並列効率の関係について、実測データをもとにわかりやすく解説します。

【流体解析入門7】レイノルズ数で変わる流れ場:円柱周りの双子渦とカルマン渦の違いとは

「流体解析を始めたいけど、レイノルズ数って何？」「レイノルズ数の大きさが変わると、流れ場はどう変化するの？」 そう思う方もいるかもしれません。 実は、レイノルズ数の大きさによって、円柱周りの流れ場は壁面に貼り付いた流れ、双子渦、カルマン渦と段階的に変化していきます。 この記事では、流体解析入門として、レイノルズ数とは何か、その大きさの違いによる円柱周りの流れ場の変化（双子渦とカルマン渦の比較）について、具体的な解析事例とともに紹介したいと思います。

【流体解析入門6】流体解析(CFD)の境界層メッシュとは？円柱周りの壁関数とY+の基礎

「流体解析で境界層メッシュの第一層ってどのくらいの大きさにすればいいの？」「壁関数やY+って聞くけど、メッシュサイズとどう関係するの？」「CFD解析でメッシュの作り方を間違えると結果がおかしくなるって本当？」 そう思う方もいるかもしれません。 実は、CFDで正確な結果を得るには、境界層メッシュの第一層の大きさを壁関数とY+の関係から適切に設定することが極めて重要です。 この記事では、流体解析における境界層メッシュの第一層のサイズ決定方法、壁関数とY+の基礎、乱流モデルとの関係、そして円柱周りの流れを例にメッシュサイズが解析結果に与える影響について解説します。

【流体解析入門5】境界層メッシュの層数が円柱まわりの流体解析(CFD)結果に与える影響

「流体解析で境界層メッシュの層数はどれくらい必要なの？」「CFD初心者で最適な層数設定がわからない...」「計算精度を上げたいけど計算時間も気になる」 そう思う方もいるかもしれません。 境界層メッシュの層数は可能な場合、流れの境界層全体をカバーできるように設定します。 この記事では、円柱モデルを使った流体解析(CFD)の実例をもとに、境界層メッシュの層数による計算結果への影響と最適な層数の選び方をご紹介します。

【流体解析入門4】メッシュサイズが結果に与える影響 – 細かくした場合の検証

「流体解析でメッシュサイズを細かくすれば精度が上がるの?」「要素数を増やすと計算時間がどれくらい増えるのか不安...」「流速場や圧力場の結果は、どこまで細かくすれば十分なの?」 そう思う方もいるかもしれません。 実は、メッシュサイズを細かくしすぎても計算時間が増加するだけで、流速場・圧力場の評価値自体は変わらない収束点があるのです。 この記事では、円柱モデルを用いて、メッシュサイズを細かくした場合の流速場・圧力場の結果変化と計算時間の関係、そして最適なメッシュサイズの見極め方を紹介します。

【流体解析入門3】メッシュサイズが結果に与える影響 – 粗くした場合の検証

「流体解析でメッシュサイズをどう設定すればいいのか分からない...」「要素数を減らすと計算時間は短くなるけど、流速場や圧力場の結果は大丈夫?」 そう思う方もいるかもしれません。 実は、メッシュサイズを粗くすると計算時間は短縮できますが、流れの解像度 が不足すると流速場・圧力場で必要な流体現象を捉えられなくなることがあります。 この記事では、円柱モデルを用いて、メッシュサイズを粗くした場合の流速場・圧力場の結果への影響と計算時間の変化を具体的に紹介します。

【流体解析入門2】円柱モデルで学ぶ解析領域の設定と壁面影響

「流体解析を始めたいけど、解析領域の大きさはどう決めればいいの?」「境界条件の設定で結果が変わるって本当?」「対象周辺 の流れを正確にシミュレーションするには?」 そう思う方もいるかもしれません。 実は、流体解析では解析領域の設定が計算結果の精度を大きく左右し、適切な境界配置を理解することが重要なのです。 この記事では、円柱モデルを用いて境界の大きさが計算結果に与える影響を、流速場と圧力場の観点から具体的に解説します。

【流体解析入門1】DNS・LES・RANSの乱流モデルの違いとは？

「流体解析を始めたいけど、DNS、LES、RANSって何が違うの？どの乱流モデルを使えばいいか分からない…」そう思う方もいるかもしれません。 実は、乱流モデルの選択は、解析精度と計算コストのバランスを決める重要なポイントになります。 この記事では、流体解析における3つの代表的な乱流モデル（DNS・LES・RANS）の違いと特徴を、円柱後部のカルマン渦を例に分かりやすく解説します。