テクノロジー解説　：　パワフル、かつシンプル


“そんなパワフルなソフトなら、さぞかし複雑なシステムなのでしょうか？ ”


パワフル
はい、Barracuda Virtual Reactorはとてもパワフルです。
Virtual Reactorはユニット内部の様子を仮想空間で確認し、実スケールの複雑な問題を解決します。Virtual Reactorは、工業ユニットにおける流体力学、熱挙動、化学反応を含む3D多相流過渡解析がおこなえます。粒子相のラグランジュ方程式では、粒度分布（PSD）、組成、温度、滞留時間、履歴などの離散粒子特性を含んだ計算が行えます。応力と衝突のモデルは、非常に希薄なシステムから高度に濃密なシステムまでを同じシミュレーションで扱え、前もって解を知らなくてもモデリングが可能です。そして、 Virtual ReactorはNVIDIA最新GPUを用いると高速にシミュレーションができます。

シンプル
ですが、使い方は複雑ではありません。
Virtual Reactorは、工業規模の流体-粒子システムに特化しており、インターフェースはエンジニアの言葉を話すように設計されています。入力は、粒子の特性（PSD、密度、組成）、流量、温度、圧力など、エンジニアにとって身近なデータばかりです。Tecplot for Barracudaを使った結果表示はとてもわかりやすく、CFD経験のない多くのユーザに使われています。CPFDのトレーニング、サポート、クイックスタート・プログラムは、新しいユーザがBarracuda Virtual Reactorをすぐに使いこなせるようになるよう、設計されています。

エクステンシブル/拡張性
Barracuda Virtual Reactorは、習得が容易な一方で、拡張性も備えていて、経験豊富なユーザがモデルや結果を簡単にカスタマイズできるようになっています。シンプルなデフォルト設定と、高度なモデリング機能の両方が使えます。ドラッグモデルを変更して、独自のモデルを作りたい？  どうぞ！  大規模なデータセットを素早く比較したい？  Tecplot 360とChorusを試してみてください。出力されたデータをマイニングして、自分のスクリプトで分析したい？  できますよ。  テキスト入出力ファイルと、進行中のシミュレーションとインタラクティブに対話するユーティリティを使って、Virtual Reactorは最適化ツールやAI機械学習アルゴリズムで制御することができます。 

操作はシンプルですが、 Virtual Reactorは地上で最も困難な課題に取り組むのに十分なパワーを備えています。

テクノロジー解説　：　ビジネス価値の高いソフト

CPFDのグローバルなクライアントは、Barracuda Virtual Reactorテクノロジへの投資に対して高いリターンを得ています。精製業者は運用サイクルごとに数千万ドルかかる問題を解決し、テクノロジー企業は商業化までの時間を加速しパイロットプラントの建設を回避し、研究・学術機関はシミュレーションによって研究開発プログラムを促進しています。新しい刺激的なサステナビリティ・テクノロジーが、地球をより良い環境に変えています。
以下に、クライアントが得たバリューを一部紹介します。

工業ユニットを操業するクライアントへのバリュー提供
工業用流動床反応炉やその他の流体粒子システムは、24時間365日休まず稼働しており、性能や信頼性のわずかな改善が大きな経済的影響につながります。産業用装置をすでに運用しているCPFDのクライアントは、Barracuda Virtual Reactorを使用して、次のことを実現しています：

• パフォーマンス低下の根本的な原因特定
• 仮想テストによる変更のリスク低減
• 信頼性と稼働時間の向上規制
• コンプライアンス標準の達成
• エネルギー要件、CO2排出量の最小化
• 供給原料の柔軟性を最大化
• 信頼性の高いスケールアップ
• さらなる最適化の機会を特定
• ナレッジマネジメントとトレーニングの強化

新技術を開発するクライアントへのバリュー提供
新しいテクノロジを開発し、商用化し、拡大するCPFDのクライアントは、Barracuda Virtual Reactorを次のように使用しています：

• 研究開発で幅広い可能性を経済的に検討する
• テクノロジ開発と商業化のタイムフレームを短縮
• 特許申請とIP保護の強化
• パートナー、顧客、および投資家に技術的なメリットを効果的に伝達する
• 確信を持ったスケールアップ
• さらなる最適化の可能性の発見
• 持続可能性と環境保全への取り組みを最大化
• 業界賞の申請とその後の市場露出をサポート
• 資金調達の申請と研究助成金の提案を強化​

研究機関クライアントへのバリュー提供
大学や国立研究所などの研究機関では、金銭的な節約や市場投入期間の短縮など、単純で客観的な産業用メトリックを使用するのとは異なる方法で価値を測定することがあります。CPFDの研究クライアントはBarracuda Virtual Reactorを使用して、以下のことを実現しています：

• 幅広い研究の可能性を追求
• ラボスケールやパイロットスケールのデータをより深く理解する
• 世界の流動化学会に関連する新しいモデルの開発
• シミュレーション結果で出版物や学位論文を補う
• 現象がなぜ起こるかについての洞察を深める
• 教育やコンセプトの伝達を改善する
• 学生を業界標準のソフトウェア技術に触れさせる
• 研究の商業的応用性を最大化する
• 産学共同研究プログラムおよびネットワーキングの機会をサポートする

テクノロジー解説　：　他のツールを補完します


Barracuda Virtual Reactorテクノロジは、流動床やその他の流体粒子システムに固有の問題に対処するために、ゼロから設計されたソフトウェアです。  また、従来のR&Dやエンジニアリングを強化し、数値流体力学（CFD）、離散要素モデリング（DEM）、プロセスシミュレーションなどの計算ツールを補完する目的で利用されています。

従来の技術を強化
あなたが流体-粒子系シミュレーションを行っていない場合、それは何もおかしい事ではありません。Barracuda Virtual Reactorが市場に出現する以前は、流体-粒子系シミュレーションにチャレンジしていたのは大手企業の研究部門に限られていました。
現在、Barracuda Virtual Reactorは、FCCU/精製、石油化学、プラスチックの高度リサイクル/ケミカルリサイクル、廃棄物エネルギープロセス、ガス化、熱分解、セメント焼成、ポリシリコン製造、二酸化チタン製造、材料加工、化学、発電、クリーンテクノロジー、再生可能エネルギー、一般/応用流体研究など複数のアプリケーション分野で従来の研究開発や技術の商業化、産業のスケールアップやトラブルシューティングの強化に活用されています。  Virtual Reactorの技術は、ソフトウェアライセンスや、ニーズに合わせてカスタマイズ可能な様々なサービスや技術移転オプションを通じて広くご活用いただけます。

他のツールを補完
あなたがすでにシミュレーション技術を活用されているなら、Virtual Reactorは強力な追加ツールとなるでしょう。  私たちのクライアントの多くは、状況に応じたベストな選択肢としてプロセスシミュレーション、CFD、DEMなどを使い分け、 流体-粒子系のシミュレーションにはVirtual Reactorを使用しています。
プロセスシミュレーションの補完
プロセスシミュレーションは、化学プラントのような複雑なシステムを流れる流れをシミュレートするために使用される強力なツールです。  個々のユニットオペレーション（流動床反応器など）の性能は、ユニット全体としてのモデルによって記述されます。  よく調整されたプロセスシミュレーションモデルは、一般的に、モデルが開発された条件からの補間と限定的な外挿に適しています。 Barracuda Virtual Reactorは、プロセスシミュレーションモデルの出力に補足的な情報を提供します。  プロセスシミュレーションは、既存のユニットやプロセスが動作条件の漸進的な変更にどのように反応するかを伝えます。  Barracudaのテクノロジは、ユニットまたはプロセス自体に変更を加えた場合に予想されることに対処します。  仮想リアクターは、ユニットの形状、内部、入口および/または出口、粒子特性、流量、動作条件などの変更に関する質問に答えるのに適しています。
CFDの補完
CFD（Computational Fluid Dynamics）は，流体の流れをシミュレートする実績ある技術です。流動床やその他の流体-粒子システムは、典型的な流れ場の特性を示すことが多く、CFDはこれらのシミュレーションに必要ですが、それだけで十分というわけではありません。  Barracuda Virtual Reactorは、流体相と粒子相の両方が重要なシステムでCFDを補完するように設計されています。
流動床は一般的に数兆個の離散粒子（またはそれ以上）を含むため、流体-粒子流に汎用CFDを適応させるための最大の課題は、粒子相を含めるための数値アプローチに関連します。  一般的なアプローチには、以下のようなものがあります：
二流体モデル
二流体モデル（TFM）は，CFD モデルが使用するグリッド/メッシュ上で流体相と粒子相の両方を解決することを目的としたオイラー型多相アプローチで使用されます。 流体相と粒子相の保存方程式（質量、運動量、エネルギー）は、オイラー系グリッド上で空間的に離散化され、閉合モデル（通常は抗力と粒状温度）が相を互いに結合するために使用されています。  しかし、このアプローチには非常に重要な課題がいくつか内在しています。すなわち:

1. 各オイラー相は、平均的な粒子特性のみを捉えます。したがって、このアプローチは、均一サイズの粒子とセル内の他の均一な特性（1つの温度、組成など）をモデル化することと同じです。
2. オイラー的なフェーズを追加することで、サイズビンを追加することができます。しかし、各フェーズにはかなりの計算コストがかかります。この方法では、通常、せいぜい数個の離散的なサイズを捕らえるにとどまります。
3. オイラー式フレームワークへのマッピングは、連続体を想定しているため、離散的な粒子には課題があります。
4. 一般的に、セルサイズは粒子サイズの10倍程度が推奨されており、工業規模のシステムで実用的な3Dモデリングではセル数が制限されてうまく計算できないことが多い。

離散フェーズ
離散相モデル（DPM）は、オイラー・ラグランジュ多相アプローチを説明するために使用される一般的な用語です。  粒子は離散的なまま、連続流体方程式は基礎となるオイラーグリッド上で解かれます。  残念ながら、ほとんどのDPMモデルは、粒子場が非常に希薄な場合に限定されています。  多くの場合、流体が粒子を引きずると仮定されますが、粒子は流体相に影響を与えない（または限定される）ので、多くのDPMモデルは流動床には適用できません。
格子ボルツマン法
格子ボルツマン法（LBM）は、離散的な粒子の運動が完全に解決されるため、魅力的な数値計算手法です。  各粒子の周りの流体プロファイルは、抗力閉鎖モデルを必要とせずに粒子を移動させる圧力不均衡を生じます。  しかし、残念ながら、LBMの高い解像度は、一般的に、非常に少数の粒子、2次元近似、またはその両方を持つシステムの小さなサブセットにその使用を制限します。  このため、LBMは通常、工業規模の流体-粒子系には適用できません。
汎用CFDは素晴らしい技術ですが、産業用の流体-粒子システムに使用しようとすると、しばしば不足が見つかります。  このため、Barracudaテクノロジーは、流動床やその他の流体粒子システムに特有の問題に対処することで、社内のCFD能力を補完するために一から設計されました。
DEMの補完
離散要素法（DEM）は、粒状流に関連する工学的問題を扱う標準的な技術です。  DEMは、離散的な粒子間の運動、衝突、接触に焦点を当て、工学的な結果が主に個々の粒子の衝突に依存するような状況に一般的に適用されます。
しかし、流体-粒子流の場合、流体場と粒子場の両方がシステム全体のダイナミクスに寄与します。  物理スケールが小さい場合や粒子数が限られている場合には、DEMとCFDを組み合わせることが可能ですが、計算コストがかかるため（粒子数が多く、衝突を解決するために必要な時間ステップが小さいため）、一般的にCFDとDEMを組み合わせたアプローチは、流動化を伴う産業用途では非実用的です。

Barracuda Virtual Reactorは、流体と粒子の両方のフィールドが重要となる流動床システムやその他のアプリケーションにおいてDEMを補完します。  Virtual Reactorは、粒子相の離散的なラグランジュ定式化を保持しつつ、工業規模レベルの数兆個（またはそれ以上）の粒子に拡張できるようにネイティブに定式化され、効率的なソリューションスキームで流れ場、熱収支、化学反応の計算が実行できるようになっています。