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機能THESEUS-FE:自動車室内熱環境シミュレーションプログラム

  • 有限要素法ソルバー(要素タイプ:三角形、四角形、テトラ、ヘキサ、プリズム)
  • 2種類の熱マネキンモデルを内蔵して、快適性評価
  • 車室内3次元流体解析と連成が可能(定常、過渡状態)
  • 使いやすいGUIと高速計算ソルバー
  • 材料データベースを内蔵(自動車分野に関する材料物性データが豊富、夏季及び冬季の着衣データ)
  • 高速に輻射形態係数を計算(Surface-2-Surface法とHemicube法
  • Flowmasterエアコンシステムとリンク
  • 連成計算のためのMapping機能(Transformer
THESEUS-FE:機能 GUI
 
THESEUS-FE:機能 局所快適指数分布

塗装モジュール

電着塗装解析モジュール(E-Coating)

塗装タンク内の電位と電流密度を計算し、自動車ボディ表面での電流密度から求められる電着膜生成速度を時間積分することでボディ表面の塗装膜厚分布の計算を行います。

電着塗装タンク 電着塗装タンク
E-Coating process (電気回路 のアノードとカソード) E-Coating process (電気回路 のアノードとカソード)

電位と電流密度をエネルギー保存則(温度と熱流束)とのアナロジーとして計算します。

電位と温度のアナロジー 電位と温度のアナロジー

E-Coatingの物理モデル

テストボックスによる検証

2008年にフォルクスワーゲンとPPG(塗料メーカー)により検証

金属板Bに空いた穴の影響が金属板Cの膜厚分布影響していて、その膜厚分布の最大値は計算結果と想定値で近い値となっています。

テストボックスを使用した検証結果

実車モデルによる検証

実車モデルの各部位における塗装膜厚さの実測値との比較 実車モデルの各部位における塗装膜厚さの実測値との比較
E-Coating - 検証計算例(ピラー部内側)

計算結果は実測値と良く一致!

焼付乾燥塗装解析モジュール(Oven)

  • THESEUS-FEの伝熱解析機能がベース
  • ノズルからの噴流による局所対流熱伝達率分布と局所温度分布の考慮
焼付炉セクターとノズル列 焼付炉セクターとノズル列

ノズルからの噴流の影響

ノズルからの噴流の影響による局所対流熱伝達率分布と局所温度分布を近似関数にて考慮

局所対流熱伝達率分布と局所温度分布を近似関数 局所対流熱伝達率分布と局所温度分布を近似関数
TF,n
ノズル噴出し流体温度
TF,i,n
噴出ノズルnによる噴流の要素iの対流熱伝達の流体温度
hi,n
噴出ノズルnによる噴流の要素iの対流熱伝達率
hMX,n
噴出ノズルnによる噴流の最大対流熱伝達率
hCIRC
焼付乾燥炉内の対流熱伝達率
Fi,n
Influence Factor(0-1)、影響範囲をレイトレーシングで
i,n
Angle Factor(0-1)、噴出角度φの関数
tI,n
Distance Factor(0-1)、噴出口からの距離の関数

局所対流熱伝達率と局所温度を以下の式に手求める。

局所対流熱伝達率分布と局所温度分布を近似関数

Influence Factor

ノズルからの噴流のInfluence Factor:Fi,nをレイトレーシングにより算出

Infuluence Factor Infuluence Factor

焼付乾燥工程の計算例

THESEUS-FEのOvenモジュールとAbaqusによる1方向連成計算
中央の図は臨界温度以上となる時間が不足している領域を赤で表示
右の図は熱応力によるノーマル方向の変位

焼付乾燥工程の計算例r 焼付乾燥工程の計算例

焼付乾燥塗装時におけるAbaqusによる熱変形解析

固定位置の数と位置の違いによるボンネットの熱変形結果

ボンネットの熱変形解析結果(面のノーマル方向変位) ボンネットの熱変形解析結果(面のノーマル方向変位)

VWの焼付乾燥工児熱変形解析よるコスト削減効果

UMAT Adhesive(for Abaqus)による接着樹脂硬化を考慮した熱変形解析

ルーフ中央の温度と熱変形変位 ルーフ中央の温度と熱変形変位