ユーザー事例： 富士重工業株式会社

発電機、農業機械、産業装置、デューンバギーやスノーモービル等の全地形型車両のためのコンパクト、経済的、高出力、高効率エンジンを提供することをミッションとする富士重工業株式会社はアップフロントCFDアプローチを採用し、CFdesignの流体および伝熱解析ソフトウェアを設計プロセスの上流側に取り入れています。

正しいツールを見つける
「エンジン開発に流体解析 （CFD）ツールは不可欠と認識していたが、実際に導入するとなると、簡単には決められない理由がいくつかあった」と開発課の野口祐則氏は語っています。 エンジンの性能を決める吸排気管の取り回しや冷却フィン、冷却ファン の大きさなどの判断にはCFDが必要になるが、一般的なCFDツールは高価であるとともに高度なスキルが 要求されるため導入が難しかったのだといいます。 そのため、エンジン設計者の経験や相似設計に頼ることが多く、実際に数値化されたノウハウが存在しませんでした。

野口氏は彼のチームと業務プロセスに合ったツールを探し始めました。 「その場で操作してみて使えると判断しました。さらに他のツールに比べて安価であり、 I-DEASとデータ連携機能を持つという点でも導入の判断は容易でした。これは技術者のイ ンスピレーションをかきたててくれるようなツールだと考えました。」

トレードオフという武器
野口氏と彼のチームは最近、冷却ファンの小型化やファンによる冷却風の流路の最適化を行いました。 「エンジンの設計においては様々な要素を考慮する必要があり通常トレードオフの必要にせまれられます。 設計をCFdesignで 解析して、それぞれのトレードオフにより性能にどれくらいの影響が出るかを可視化することがコーディネータである設計者をバックアップすることになります。」

たとえば、エンジン設計では、それを搭載する車体や機器本体の設計との「せめぎあい」（野口氏）が起こりがちであるといいます。 外観を優先するか、エンジン性能を優先するか …。 エンジンの吸排気管の取り回しは車体や機器本体のデザインなどに影響されます。 場合によっては車体の形状の制限から、吸排気管の位置が最適ではなくエンジンパワーが制限されてしまうこともあります。

「そういうケースでは、実際に熱流体解析のシミュレー ションした結果を明確に示すことでエンジン出力が分 かり、車体の設計側も納得してくれることが多い。 CFdesignは、いわばエンジン設計チームの武器」。

経験での判断や推測だけで押し通せば無理な設計になりかねません。合理的な判断を導き出すためのツール として、必要な段階でシミュレーションを行い、最大限のエンジン性能を引き出すことができます。

新しいエンジンの差別化と市場での成功にきわめて重要
自動車エンジンとは異なり、汎用エンジンの設計には少数のエンジニアしか関わっていません。 「汎用エンジンは、一人の設計者がゼロから始める場合もある」のだそうで、設計者には、CADのオペレーションはもちろんのこと、さまざまなスキルが求められます。 「CFdesignのようなツールは、設計者のスキルをなる べく平準化するためにも必要です。 CFdesignを使いこなすことで、一段高いレベルにアプローチできるという設計者の自信にもつながります。 それにより独創性も生まれ、その繰り返しでスキルも高まります。 独創性がなければ差別化はできません。それと同時にコストを含めて合理的な考えに基づいていなければ製品化にはつながりません。」

CFdesignを導入したことで、富士重工業の汎用エンジン開発チームは通常は相反する2つの要素を上手くトレードオフさせ、設計に反映しています。