DSMC法による3次元希薄気体解析ソフトウェア

DSMC-NeutralsとはAbout DSMC-Neutrals

DSMC-Neutrals は非構造格子を用いた3次元希薄気体解析用のソフトウェアです。 クヌーセン数が高くて非平衡性が強い原子分子流れのシミュレーションを得意とします。 化学種の吸着・脱離（蒸発）も扱えるため、真空蒸着や化学蒸着の装置への適用実績が数多くあります。 また、微粒子の熱泳動、移動する壁表面での散乱、多孔質内の透過 等の計算も可能です。

シャワーヘッド付の基板加熱型CVD反応器 (中真空領域)		異なる形状の配管から構成された排気システム (高真空領域)

解析事例Simulation Examples

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その他の解析事例

シミュレーションモデル	評価項目例
太陽電池用有機EL膜の蒸着	成膜速度分布、有機材料温度依存性、キャリアガスの影響
分子線エピタキシー（MBE）	濃度分布、成膜分布の均一性、蒸発セル形状の最適化
衝撃波を伴うジェットノズル	圧力分布、密度分布、ノズルの形状や噴射量の最適化
酸素ラジカルによるアッシング	ラジカル分布、表面入射量の均一性
アークイオンプレーティング (AIP)	圧力分布、表面到達量、コンタミネーションの抑制、重力の影響
ターボ分子ポンプ（TMP）	圧力分布、表面圧、トルク、固定翼・回転翼の形状の影響
温度差のある物体間で生じる対流 （ベナール対流）	気体を介する熱伝達、表面熱流束

右側からの流入ガスによるダストの舞い上がりと拡散

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ソフトウェア構成Software Configuration

モジュール	主な機能
中性ガスソルバー	粒子種: 原子、分子、多成分混合気体、微粒子*1 粒子間衝突: 弾性衝突、非弾性衝突*2、無衝突 境界条件: 流入、流出、吸着、脱離(蒸発)、反射*3、移動壁、透過壁 化学反応: 気相反応*2、表面反応 計算座標系: 3次元(XYZ)、2次元平面(XY)、軸対称(RZ) 出力変数: 密度分布、流速分布、圧力分布、温度分布、熱流束分布、表面圧分布 出力オプション: 粒子速度分布、粒子角度分布、粒子トレース動画 高速化オプション: マルチコアCPU向け並列計算、領域分割、新衝突法、周期的境界条件
プリプロセッサ	非構造メッシュ要素: 四面体、六面体、プリズム、ピラミッド 形状インポート形式: STL、Nastran、他*4
ポストプロセッサ	空間分布の時間変化表示 付属ツールの他に EnSight や ParaView でも可視化可能
その他の付属ツール	シミュレーション設定用GUI フローティングライセンス管理サーバー 粒子種・反応パラメータ管理ツール グラフモニターツール 固体伝熱ソルバー

1. DSMC-Neutralsの微粒子モデルでは、ダスト等のマイクロ粒子・ナノ粒子が想定されています。
2. DSMC-Neutralsの非弾性衝突モデルと気相反応モデルでは、分子の内部エネルギー（振動励起、回転励起）が考慮されます。
3. DSMC-Neutralsの反射モデルには、拡散反射、鏡面反射、Maxwell反射が含まれます。
4. CADネイティブ形式とCAD中間形式をインポートするためのツールも用意されています。

非構造メッシュ (シャワーヘッド型の熱CVD 1/2モデル)		非構造メッシュ (衝撃波を伴うジェットノズル)

大気圏突入時の球体周りにおける 極超音速希薄流の断熱圧縮		スパッタリングされた粒子の追跡

DSMC-Neutralsが引用された論文Papers

1. N. Sugie, T. Takahashi, K. Katayama, I. Takagi, Y. Kikuchi, E. Shiobara, H. Tanaka, S. Inoue, T. Watanabe, T. Harada, and H. Kinoshita, "Comparison of Resist Outgassing Characterization between High Power EUV and EB", J. Photopolym. Sci. Technol. 2012, 25(5), 617-624 , https://doi.org/10.2494/photopolymer.25.617
2. T. Wada and N. Ueda, "The effect of carrier gas flow rate and source cell temperature on low pressure organic vapor phase deposition simulation by direct simulation Monte Carlo method", J. Appl. Phys. 2013, 113(15), 154503, https://doi.org/10.1063/1.4799055
3. T. Wada, "Particle behavior simulation in thermophoresis phenomena by direct simulation Monte Carlo method", J. Appl. Phys., 2014, 116(4), 044502, https://doi.org/10.1063/1.4890712
4. T. Wada, "Particle behavior simulation considering thermophoretic and drag forces by direct simulation Monte Carlo method", J. Fluid Sci. Technol., 2016, 11(3), JFST0013, https://doi.org/10.1299/jfst.2016jfst0013

関連項目See Also

DSMC-Neutrals と Particle-PLUS は株式会社ウェーブフロント内で開発されているソフトウェアです。 システム要件は両者で共通です。 また、利用サポートや利用講習会、カスタム開発、受託解析などのサービスについてもParticle-PLUSと同様に提供されております。

スパッタリング解析に関しては、マグネトロンプラズマ計算との連成シミュレーションも可能なソフトウェア Particle-PLUS がございます。 プラズマ解析にも興味をお持ちでしたら、是非そちらもご覧ください。