Ansys Rocky
粒子ダイナミクスシミュレーションソフトウェア

RockyのマルチGPUソルバーは、1枚のマザーボード内にある2枚以上のGPUカードのメモリを分散して管理し、メモリの制約を乗り越え、演算能力を集約することで大幅な性能向上を実現しています。Rockyは、粒子シミュレーションを高速化し、数千万個の粒子を含む大規模シミュレーションを容易にすることができます。

Rockyでは、実際の粒子形状や粒子径を用いたシステムのシミュレーションが可能で、球状およびシェルやファイバーを含む真に非球状の粒子形状を指定することができます。粒径分布を持つ粒子群を設定し、異なる粒子形状のシミュレーションを混在させることが可能です。Rockyにはデフォルトの形状が用意されており、そのまま使用することも、パーティクルに合わせて変更することも可能です。また、独自のカスタムシェイプを定義してインポートすることもできます。Rockyに含まれる繊維粒子は、任意の長さ、柔軟または硬質であり、破断可能であることができます。 

エンジニアは、多くのアプリケーションにおける流体と粒子の相互作用を評価する必要があります。  RockyとAnsys Fluentを組み合わせることで、流体システムをモデリングするための強力なワークフローが生まれます。  特に非球状粒子や粒径分布を持つシステムの場合、エンジニアはCFDとDEMを組み合わせることでマルチフィジックスシミュレーションを実施できます。CFD-DEMカップリングは、次の2つの異なる方法で使用できます。

• 流体場は粒子の流れに影響を与えるが、粒子は流体の流れに影響を与えない場合
• 流体の流れが粒子の動きに影響を与え、粒子が流体の動きに影響を与える場合

DEMとFEAを組み合わせることで、境界要素にジオメトリの動きや時間的に変化する荷重を取り込みながら、非定常シミュレーションを行うことができます。

シミュレーション中、Rockyはジオメトリメッシュの各ノードの荷重を追跡します。これらの荷重は、Ansys Mechanicalでさらに解析するために圧力場としてエクスポートされます。FEAソフトウェアは形状を離散化し、平衡条件を解きます。

Rockyでは、Ansys Maxwellとの連携により、電磁場の影響を受けた粒子流の解を得ることができます。  電気的な粒子には、電磁場、静電場、トライボックスの3種類の現象が発生することがあります。  EMソルバーで計算された磁場は点群としてRockyに取り込まれます。計算の結果、電荷に応じた粒子の吸引力など、粒子の流れが示されます。 

Rockyでは、並進、回転、振動、揺れ、潰れ、フリーボディモーションを必要なだけ設定できるため、複雑な形状の動きを自由に構成することができます。完全に統合されたモーションカーネルは、ソフトウェア内でジオメトリを組み合わせたモーションをサポートします。

正確な動きを指定したい場合でも、粒子接触や重力などの外力に応じてジオメトリ部品を自由に動かしたい場合でも、Rockyは複雑な動きのニーズをカバーします。荷重と力学の効果を組み合わせたより複雑なモーションについては、RockyをAnsys Motionと連動させることが可能です。 

Rocky独自の離散破損モデルは、粒子表面での衝突位置とそれに伴う内部応力を考慮した高忠実度モデルで、形状に依存した破損と亀裂の伝播を捉えたものです。

一般的なDEMコードでは、球体をつなげた組み合わせで粒子形状を近似していますが、Rockyでは四面体を用いているため、体積と質量を保ったまま任意の粒子形状を表現することが可能です。したがって、繊維、シェル、カスタム形状の粒子など、あらゆる形状およびアスペクト比の粒子の破損をシミュレーションできます。

SPH（Smoothed-Particle Hydrodynamics）は、流体-粒子シミュレーションにおいて流体をモデル化する手法です。このラグランジュメッシュフリー法は、固体含有量の高い自由表面流れの問題で粒子に与える流体の影響を考慮するのに役立ちます。

計算効率の高いGPUベースのソルバーを搭載したSPHが、Rocky UIに完全に組み込まれています。