【CAE】新幹線N700系の空力解析

残念ながら私は絡んでませんが...（あたりまえだ）

もちろん、N700系にも空力解析（流体解析）が行われています。

いままでの700系のエアロストリーム形状から「エアロ・ダブルウィング」形状に変化していますがこれは、上下への空気のながれと左右への空気の流れをどこで分割するのかを考慮した先頭形状ですね。

JRによると

航空機の開発に用いる最新の空力シミュレーション（遺伝的アルゴリズム）を鉄道車両として初採用

だそうです。

これ、ちょっと書き方に問題が...。

空力シミュレーションと遺伝的アルゴリズムがごっちゃになってます。

遺伝的アルゴリズムというのは最適化手法の一つであって別に空力シミュレーションの手法ではありません。

最適化というのは、どのような形状が決められた条件のなかで一番優れているのか？を見つけるということで、今までの設計でも普通に行われていた技術です。

ただ、まあ最近は遺伝的アルゴリズムという最適化の手法がクローズアップされているというわけですね。

どういう手法かというと、動物が進化する時の過程を模したアルゴリズムなんです。まあ、わかりやすく言えば、強い競走馬を作る過程に近いですね。よい遺伝子をもった馬同士を掛け合わせてより強い馬をつくる、みたいな感じです。ただ、これだけだと偏った結果になる可能性があるので、突然変異というようなものも組み込まれていて、発想しづらい条件も含まれていたりするのが面白いところです。

この手法の問題点は、何しろ膨大な計算数が必要なんですよ。設計条件の端から端までを満遍なく設定して計算し、そのなかの良い個体を元に、その範囲をさらに細かく計算、というのを何世代も繰り返すのです。

もちろん、計算時間が短いような解析であれば、いいのですけれど、基本的に空力解析って計算時間がかかるものなんで、なかなかこの遺伝的アルゴリズムを使うことができなかった。というのが実情だと思います。

JRは5000回のシミュレーションを行ったといっていますが仮に1つの計算が2時間でできるとしても（それでも十分すぎるほど早い計算ですが）

2時間×5000回＝10000時間＝416日

実に1年以上もの解析時間がかかるのです。これでも遅いんじゃないかな？計算結果の評価や設計変更などを考えれば、もっと短くないと3年での開発は無理でしょう。

実際は1ケース30分とかで計算してるのではないかと、それでも100日。もっと早いかもしれません。

とにかく、新幹線クラスの解析を30分でやるなんて、世界トップクラスのスパコンが必要かと思います。

確かJR東海って地球シミュレーターを使うのに参加していたような気がしますけどひょっとしたら使ったのかもしれませんね。

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