Ansys Fluent®は、航空宇宙、自動車、エネルギー、半導体、化学・材料など幅広い産業で利用される汎用CFDツールであり、流れ、熱、物質移動、化学反応などの現象を解析できます。低速流から超音速・極超音速流、外部空力、内部流、熱管理、燃焼、空力音響、混相流、電気化学、電池熱暴走、流体構造連成まで、多様な物理現象に対応するモデルや専用ワークフローが用意されています。航空宇宙向けには、低速から極超音速までを対象としたAero Workspace、アブレーション、熱化学非平衡、衝撃波、乱流、燃焼を扱うモデル強化が紹介されています。また、半導体・高機能材料分野では、表面張力を考慮した混相流、固化・融解、樹脂・エポキシ材料の高度な物性モデルを用いた封止・アンダーフィル・はんだリフロー工程への適用例も示されています。これにより、実験だけでは把握しにくい複雑な流体挙動を仮想空間で可視化し、設計検討や品質改善を支援します。
Ansys Fluentは、GPUハードウェア上でネイティブに動作するFluent GPU Solverにより、従来の大規模CPU並列計算に匹敵、またはそれを上回る高速なCFD解析環境を提供します。GPU向けに一から設計されたソルバーであり、CPUへのオフロードを前提としないため、GPUカードの並列性能を直接活用できます。これまでの検証にて、4基程度の典型的なGPU構成が1,000以上のCPUコアに相当する性能を示す例や、1基のA100 GPUが数百CPUコア相当として扱われる例が示されています。また、自動車外部空力で32倍、熱交換器で15倍、多孔質流れで8倍の高速化結果などが出ています。近年はGPU Solverの対応物理も継続的に拡張され、Surface To Surface輻射、Flamelet Generated Manifold(FGM)燃焼、電位・ジュール発熱などにも対応が進んでおり、大規模・高精度な熱流体解析を、より少ないハードウェアと短い計算時間で実行できます。
Fluent GPU SolverはGPU専用に設計されており、CPUへのオフロードなしで並列性能を最大限に活用できます。少数GPU構成でも大規模CPUクラスターに匹敵する性能を発揮し、大規模メッシュや複雑解析を高速に実行できます。GPU計算の恩恵は高速化だけでなく、小規模なマルチGPU環境にて大規模CPUクラスタ環境と同等の性能を実現できるため、ハードウエア費用や電気代などの計算リソースの維持管理費を低減できる効果もあります。
化学反応を伴う流れを解析し、反応効率や温度分布を評価します。反応速度や混合状態の影響を事前に把握でき、プロセス最適化に活用できます。そのため、Ansys Fluentでの導入によって、生産設備のスケールアップ検討を机上で効率的に進めることで、手戻りの削減や工数、コスト短縮を図る効果が期待されます。
