【Ansys CFD】数値流体力学（CFD）シミュレーションソフトウェア

製品概要

Ansys CFDは、米Ansys社が開発・提供する熱流体解析ソフトウェア・ソリューションの総称です。主に「Ansys Fluent」と「Ansys CFX」という2つの主力製品で構成されており、気体や液体の流れ、熱移動、化学反応などの複雑な物理現象をコンピューター上でシミュレーションします。

1. 主要構成ソフトウェアと特徴

Ansys CFDは、解析対象や目的によって使い分けられる業界標準のソルバー（計算プログラム）を備えています。

Ansys Fluent（汎用熱流体解析ソルバー）: 幅広い産業分野で利用されている主力製品です。単一フェーズの単純な流れから、複雑な乱流、燃焼・化学反応、音響（空力騒音）、混相流（気液二相流や粉体を含む流れ）まで、極めて広範な物理モデルを搭載しています。
Ansys CFX（回転機械向け熱流体解析ソルバー）: ポンプ、ファン、コンプレッサー、ガスタービンなどのターボ機械（回転機器）の解析に特化した強みを持つソルバーです。回転要素を含むモデルに対して、高い堅牢性と計算精度を発揮します。

2. 主な解析機能とテクノロジー

高度な乱流モデリング: 一般的なRANS（レイノルズ平均ナビエ・ストークス）モデルから、より精密なLES（ラージエディシミュレーション）、DES（デタッチドエディシミュレーション）まで、流れの乱れを高精度に予測するモデルを網羅しています。
熱伝達と輻射（放射）: 流体の対流による熱移動だけでなく、固体内の熱伝導、空間を介した熱輻射を含めた共役熱伝達（CHT）解析が可能です。これにより、電子機器の冷却設計やエンジンの熱管理を最適化します。
マルチフィジックス連成解析（FSI）: Ansysの統合環境（Ansys Workbench）を通じて、Ansys Mechanical（構造解析）などと連携が可能です。流体の圧力や熱が構造物に与える変形や応力を解く「流体-構造連成解析（FSI）」をシームレスに実行できます。
メッシュ生成技術: 複雑なCADモデルから、解析に必要な格子（メッシュ）を高品質かつ自動・半自動で生成する強力なプリプロセスツール（Ansys MeshingやFluent Meshing）を内蔵しています。ポリヘドラル（多面体）メッシュなどの最先端技術に対応しています。

3. 計算の高速化（HPC・GPU）

HPC（ハイパフォーマンス・コンピューティング）への最適化: 大規模なクラスター環境における並列計算に高度に最適化されており、数億から数十億セルの超大規模な解析モデルを現実的な時間で計算できます。
ネイティブGPUソルバー: Ansys FluentにはマルチGPU環境にネイティブ対応したソルバーが実装されており、従来のCPU計算と比較して、計算時間と消費電力の両方を劇的に削減することが実証されています。

Ansys CFDの概要

Ansys CFD（Computational Fluid Dynamics）は、Ansys Fluent や Ansys CFX を核とする世界標準のCFDプラットフォームです。自動車・航空宇宙・エレクトロニクス・エネルギー・化学・建築設備など、多彩な業界の開発現場で採用されており、Ansysプラットフォーム上で他シミュレーションツールと連携することで、流体解析を起点に熱・構造・電磁場を含むマルチフィジックス解析へ容易に拡張でき、製品開発サイクルの短縮と品質向上に貢献します。

Ansys CFD の主要ソルバー

Ansys Fluent

自動メッシング、GPUアクセラレーション、混相流・燃焼モデルに強みを持つ汎用CFD ソルバー。内部流・外部流いずれにおいても高精度解析を、小規模メッシュから数億要素規模まで計算リソースに応じて拡張可能です。

Ansys CFX

ポンプ・水車・ファン・コンプレッサなど幅広いターボ機械向けに最適化されたソルバー。キャビテーションを含む混相流やブレード列解析を高速収束で実行し、定常／非定常のロータダイナミクスやマルチステージ解析を効率的に処理します。

Ansys CFD のプリポスト＆可視化

Discovery Modeling および Fluent Meshing による自動メッシュ生成と局所細分化
HPC・クラウド環境での大規模並列計算（数千万～数億要素）をサポート
高速かつインタラクティブなポスト処理による結果の可視化と共有

Ansys CFD の対応物理現象

内部流（配管・燃焼器・冷却回路）、外部流（車体エアロダイナミクス・航空機空力）のほか、乱流、混相流、熱伝達、燃焼、粒子挙動、音響、化学反応まで幅広く対応。さらに Ansys OptiSLang を用いた設計最適化や、デジタルツインによるリアルタイム予測にも活用できます。
Ansys CFD は、信頼性の高い物理モデルと最先端の計算アルゴリズムを統合し、「見えない流れ」を数値的に可視化・定量化することで、革新的な製品開発を加速する信頼のCFDソリューションです。

ライセンス

Ansys CFD のライセンス形態

Ansys CFD には、目的や解析規模に応じて選択できる 3 つのライセンスパッケージ（Ansys CFD Pro / Ansys CFD Premium / Ansys CFD Enterprise）が用意されています。

ライセンス	主な対象	代表的な機能・ソルバー
Ansys CFD Pro	設計初期フェーズでシンプルな内部流・外部流や熱解析を素早く評価したいユーザー	Fluent 基本機能（単相・定常／非定常・熱伝達・反応のない化学反応・回転機能）、自動メッシュ生成、パラメトリックスタディ、ローカル並列計算
Ansys CFD Premium	乱流・混相流・燃焼など複雑な物理や連成解析を扱う一般産業用途	Fluent の主要機能（Native GPU ソルバを除く）＋CFX、Forte、EnSight、Discovery Modeling、混相流、燃焼、粒子追跡、自由表面、連成解析、設計最適化、HPC クラスタ並列計算（CPU）
Ansys CFD Enterprise	大規模・高精度シミュレーションや分野特化ソルバーを必要とするハイエンドユーザー	Premium 全機能＋Native GPU ソルバ、Chemkin、Polyflow（粘弾性を含む全機能）、HPC GPU 並列計算

Ansys CFD. Pro/Ansys CFD Premium/Ansys CFD Enterprise の製品対応表

各ライセンスの簡易的な機能対応は、以下の表のとおりです。 ●:対応しています ○:機能に制限があります

	CFD Pro	CFD Premium	CFD Enterprise
Fluent (CPU)	〇	●	●
Fluent GPU Solver			●
CFX		●	●
Forte		●	●
Chemkin & Reaction Workbench – 化学反応ワークベンチ			●
Model Fuel Library – 燃焼モデルライブラリ		●	●
Polyflow – ポリマー、ガラス、金属、セメントの製造工程のCFD	〇	〇	●
3Dモデリング – SpaceClaim / Discovery Modeling		●	●
EnSight – 結果処理		EnSight Enterprise	EnSight Enterprise
メッシュ	Ansys Meshing, Fluent Meshing (制限あり）	Ansys Meshing, Fluent Meshing, TurboGrid, OptiGrid	Ansys Meshing, Fluent Meshing, TurboGrid, OptiGrid
DesignXplorer – パラメータ最適化		●	●
ハイパフォーマンス・コンピューティング – 追加コアオプション	4 Cores	4 Cores	4 Cores (CPU) 40 SMs (GPU)