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粉体シミュレーションソフトウェア｜iGRAF

粉体シミュレーションソフトウェア｜iGRAF（アイグラフ）
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iGRAF (Integrated Granular Flow Simulation Software, アイグラフ) は、離散要素法 (DEM) に基づく粉体シミュレーションと流体シミュレーション (CFD) の両方が可能な統合型シミュレーションソフトウェアです。iGRAF は使いやすさを重視しつつも、国際学術誌に掲載された物理モデルを多数実装するなど、ユーザビリティと計算結果の信頼性を高い水準で両立しています。粉体だけではなく、様々な流体を含む混相流シミュレーションを iGRAF のみで完結できることが大きな特徴です。

iGRAFの操作感がわかるような体験セミナーを随時開催しております。「解析は難しそう」「計算に時間がかかる」…そんな常識を覆します。
iGRAFは、解析経験のない方でも直感的に操作できるソフトです。体験セミナーは、見るだけの座学ではありません。弊社のPCをリモート操作し、チュートリアルの設定から結果評価までの一連の流れを「自分の手」で体験できます。

是非お試しください。

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iGRAFの3つの特長

１．実機スケールのシミュレーションを実現

実際の粉体プロセスにおける粒子数は億から兆オーダーに達することが大半です。iGRAFでは、学術界で検証された粗視化モデルによる計算負荷の軽減、並列計算や陰的アルゴリズムによる計算の高速化・安定化によって、大規模な実機スケールのシミュレーションを可能としています。

２．高性能な物理モデルによる優れた再現性

iGRAFの最大の特長は、CFD（流体）ソルバーを内蔵していることです。流体の影響が大きな粉体現象も経験的なモデルに依存せずにiGRAFのみでシミュレーションできます。独自の液架橋力モデルなど高性能な物理モデルも備えており、様々なプロセスに対して優れた再現性を発揮します。

３．シミュレーションに必要な使いやすさを追求

現実に近い初期状態を簡単に作成できるランダムパッキング（充填機能）、メッシュを意識しない形状認識技術、設定を支援するアシスタント機能、混合度の出力機能、シームレスな流体との連成計算など、これからシミュレーションを始める方にも使いやすい設計を追求しています。

粉体シミュレーションの権威東京大学酒井教授による技術支援

粉体シミュレーション分野の権威である東京大学酒井先生を特別技術顧問に迎え、最先端の解析技術やノウハウを取り入れながらiGRAFの開発を進めています。ご希望のユーザー様には、高度な解析テーマのご相談など、先生を交えた強力な技術支援をご提供します。

株式会社構造計画研究所特別技術顧問
東京大学大学院　
工学系研究科原子力国際専攻
酒井幹夫教授

専門は粉体・混相流の数値シミュレーション。国内では粉体工学会理事、日本粉体工業技術協会粉体シミュレーション技術利用分科会コーディネータ、同協会AI技術利用委員会委員長、海外では英国インペリアル・カレッジ・ロンドンVisiting Professor、英国サリー大学Visiting Professorなどを務める。世界的に有名な学術雑誌のChemical Engineering Science, Granular Matterの編集委員にも選出されるなど、粉体・混相流のシミュレーション分野で国際的に活躍する研究者の一人。

解析事例


リボンミキサー	ヘンシェルミキサー	コンテナブレンダー	スクリュー搬送	空気輸送


二軸混錬	流動層	ボールミル	ビーズミル	ホッパー(偏析)


ホッパー(閉塞)	金型充填	サイクロン	ロールミル	粉液撹拌

iGRAFでは様々な解析実績がございます。

一方でシミュレーションの課題は、お客様ごとに異なります。だからこそ、画一的なトライアルではなく、お客様ごとの「オーダーメイドな検証」が必要です。弊社では、トライアル開始前の「課題ヒアリング」を何よりも大切にしています。

「iGRAFでこんな現象は見られるか？」「粉体特有の複雑な物理事象が起きているがこんな解析はできるか？」そんな様々な疑問に対して、これまでの豊富なシミュレーション実績をもとに、実践的な視点からのモデル化をご提案します。もちろん、ツールとして苦手な領域であれば事前に「できない」と申し上げます。曖昧な回答で期待を持たせることはいたしません。また、すべて無償で行っております。

まずは1か月、iGRAFと私たちのサポート力を体験してください。

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スタンドアロン版実装

これまでCAD(SolidWorks)のアドオンツールとしてご愛顧いただいていたiGRAFが、ついにスタンドアロン化を果たしました。これにより、解析設定（プリ処理）から、粉体の挙動可視化・高度な分析（ポスト処理）に至るまで、すべてのワークフローをiGRAF単体で完結させることが可能です。さらに、待望の「粉体データベース」の実装や、部品認識精度の飛躍的な向上など、ユーザビリティを追求した大幅なバージョンアップを実施。解析にかかる手数を減らし、より直感的でスピーディーなシミュレーション環境を提供します。

解析機能　DEM-CFD

iGRAFには粉体の解析手法である DEM と流体解析（CFD）の手法の一つである有限体積法 (FVM: Finite Volume Method)ソルバーが実装されています。iGRAFのCFDソルバーは、非ニュートン流体、高粘性流体、剛体移動、自由表面など流体解析専用ソフトウェアに遜色ない解析機能を有しているほか、これらを独自の手法でカップリングしたDEM-CFDシミュレーションにより、粉体や流体の単相流に加え、流体の影響を含めることが本質的な混相流もiGRAFのみでシームレスに解析することが可能です。

粗視化

実際の粉体プロセスは非常に多くの粒子によって構成されることが大半で、その規模がシミュレーションを行う上で障害になっていました。iGRAFには、独自開発された粗視化モデルが実装されており、これにより大規模体系のシミュレーションを現実的な計算コストで実現しています。粗視化モデルでしばしば問題になる粉体挙動の再現性については、様々な体系で実験結果との検証が行われており、その妥当性が確認されている信頼性の高いモデルです。

液架橋力／ファンデルワールス力

iGRAFでは付着力として液架橋力とファンデルワールス力の考慮が可能です。特に液架橋力モデルは、一般的なモデルが水分量1～2% 程度の範囲までを適用域とする一方で、iGRAFのモデルは水分量15%程度までの検証実績を有しており、強みの一つです。粒子が小さい場合には、重力に対して粒子間に作用する付着力が卓越することが知られていますが、これらのモデルによって付着力が支配的な現象も合理的に予測することが可能となります。

周期境界モデル

周期的に広がっている体系に対して全てを計算すると計算負荷が重くなってしまいます。この計算負荷のお悩みを改善するモデルとして、周期境界モデルを搭載しました。
全体から一部の領域のみを切り取るようなモデル化を行うことにより計算対象粒子が少なくなるため、計算負荷が低減されています。

粗視化モデル＋伝熱モデル

流体・粉体・壁面間の伝熱現象に対応したことに加え、iGRAFの強みの一つである粗視化モデルと併用していただける機能を搭載しました。
粉体ー粉体間などの熱伝導や、粉体ー流体間のような熱伝達を考慮する体系に対して粗視化モデルを適用することにより、これまでより大規模なプロセスまで網羅することができるようになりました。

機能一覧

動作環境

iGRAFを用いた論文、記事、学会発表

論文・記事

松下洋介, 山口賢司, 青野淳也, 渡辺香, iGRAF を用いた流動層を対象とした固気二相流のシミュレーション, 製剤機械技術学会誌 (2026) in press
藤田雅之, 新村亮, 田島孝敏, 月資源を用いた建築材料の作製, 粉体技術, Vol. 17, No. 7, pp. 12-15 (2025)
S. Kajiwara, M. Sakai, “Numerical investigation on bimodal mixing system of solid-liquid mixture in an industrial mixing cooker," Adv. Powder Technol., 35 (2024) 104300.
松下洋介, 山口賢司, 渡辺香, 粉体・流体解析ソフトウェア「iGRAF」の解析機能と適用事例, 化学工学会関東支部, 化学工学系流体シミュレーションの最前線 ―基礎・実践・将来展望― (最近の化学工学 72), 第11章, pp. 136-145, 三恵社 (2024)
山口賢司, 粉体シミュレーションの産業応用, 粉体技術, Vol. 16, No. 5, pp. 385-388 (2024)
渡辺香, 粉体プロセスにおける粉体・混相流シミュレーションの活用方法, 化学装置, 7, pp. XX-XX (2023)
Y. Tsunazawa, N. Soma, M. Sakai, "DEM study on identification of mixing mechanisms in a pot blender," Adv. Powder Technol., 33 (2022) 103337.
渡辺香, 混相流解析ソフトウェア「iGRAF」の紹介, 計算工学, 27(4) (2022)
渡辺香, 粉体シミュレーションの産業応用, 粉体工学, 14(12), p. 2 (2022)

学会発表

川久保政洋, 安田涼, 阿部孝行, 加藤翔真, 松下洋介, 渡辺香, スクリュー工法による埋戻し施工技術開発における紛体解析の活用, 日本原子力学会2025年秋の大会, 3E01, 北九州, 9月10-12日 (2025)
Vidura Yashodha Gamage, Shoma Kato, Mitsuaki Matsuo, Junya Aono, and Yohsuke Matsushita, Overcoming Challenges in the Powder Industry with iGRAF: A Multiphase Simulation Approach, The 10th International Conference on Discrete Element Method (DEM10), III-8, Himeji, July 1-5 (2025)
Yohsuke Matsushita, Junya Aono, Shoma Kato, Vidura Gamage and Kaoru Watanabe, Recent developments in iGRAF: Coupling of DEM and DPM, The 10th International Conference on Discrete Element Method (DEM10), III-8, Himeji, July 1-5 (2025)
Shoma Kato, Vidura Gamage, Junya Aono, Mitsuaki Matsuo and Yohsuke Matsushita, Industrial Applications of DEM Introduction to Powder and Fluid Simulation Software iGRAF, The 10th International Conference on Discrete Element Method (DEM10), III-8, Himeji, July 1-5 (2025)
加藤翔真, 松尾光昭, ガマゲービドゥラヤショーダ, 青野淳也, 松下洋介, 渡辺香, 粉体・流体シミュレーションソフト iGRAF（アイグラフ）を用いた DEM-CFD-DPM の産業応用例, 粉体工学会2025年度春期研究発表会, S-14, 仙台, 5月21-22日 (2025)
渡辺香, 造粒プロセスの設計に貢献するシミュレーション技術, 日本粉体技術協会2004年度第2回(通算120 回)造粒分科会, 講演6, 東京, 3月19日 (2025)
青野淳也, 塗装分野における粉体/流体シミュレーションソフトウェアの開発, 日本塗装技術協会2024年度第3回講演会, No. 4, オンライン, 2月7日 (2025) 依頼講演
松下洋介, 山口賢司, 渡辺香, iGRAFを用いたDEM-CFDによるスラリーの見かけの粘度の推算, 第65回電池討論会, 2A03, 京都, 11月20-22日 (2024)
加藤翔真, 松下洋介, 渡辺香, 粉体・流体シミュレーションソフトウェア「iGRAF(アイグラフ)」を活用した混合プロセス評価, 第41回製剤と粒子設計シンポジウム, p-45, 岡山, 11月12-13日, (2024)
Vidura Yashodha Gamage, Yohsuke Matsushita, Kenji Yamaguchi, Kaoru Watanabe, and Norimasa Shimada, Simulating Diverse Industrial Processes Through a Comprehensive DEM-CFD Based Approach with iGRAF, The 9th International Particle and Nanotechnology Forum (IPNF 2024), Frankfurt, Germany, July 8–12 (2024)
松下洋介, 粉体・流体解析ソフトウェア「iGRAF」の解析機能と適用事例, 最近の化学工学講習会72「化学工学系流体シミュレーションの最前線～基礎・実践・将来展望～」, 12, 化学工学会関東支部, 東京, 1月15-16日 (2024) 依頼講演
山口賢司, 松下洋介, DEM-CFD（iGRAF：アイグラフ）を用いた二軸混練機内のスラリー流動シミュレーション, 第64回電池討論会, 1E13, 大阪, 11月28日-30日 (2023)
山口賢司, パラニスワミィチトラ, 渡辺香, DEM-CFDベース粉体・流体シミュレーションソフトウェア「iGRAF（アイグラフ）」の産業応用, 混相流シンポジウム，E0169, 北海道, 8月24-26日 (2023)

OS	Windows 10, Windows 11
メモリ	16GB以上
CPU	6コア以上、高クロック数　推奨

プリ
グリッド作成機能	粉体グリッド / 流体グリッド (リファインドグリッド)
プロジェクト	複数プロジェクト管理機能, プロジェクト複製機能
その他	タイムステップ推奨値算出機能

ソルバー
解析タイプ	粉体単相流, 流体単相流, 固気2相流, 固液2相流, 気液2相流, 固気液3相流 (CFD, DEM - CFD, DEM - VOF)
粒子配置	規則配置 (粒子数, 重量), ランダムパッキング (粒度分布)
粉体間・粉体 – 壁面間相互作用力	ファンデルワールス力, 液架橋力, 潤滑力, 反発係数, 摩擦係数, 回転抵抗
粒子形状	球形粒子, 非球形粒子 (楕円球関数モデル / 回転抵抗モデル), 粒度分布, 複数材料
粉体境界	ばね定数, 反発係数, 摩擦係数, 回転抵抗係数, 接触角, 流入速度
混合度評価	ミキシングインデックス (Lacey’s Mixing Index)
流体	ニュートン流体, 非ニュートン流体, 高粘性流体モデル
乱流モデル	LES (Smagorinsky モデル)
壁面境界	壁面, 流速, 圧力指定
自由表面	VOF 法
剛体運動	回転移動, 並進移動, 振動, テーブル指定 (CSVファイル入力)
物体形状認識	符号付距離関数 (SDF), 埋め込み境界法 (IBM)
解析実行	並列計算, 計算中断, バッチ処理
計算負荷低減	粗視化, 多孔質体
他プロジェクト連携	結果転送

ポスト
描画	粉体分布, コンター, ベクトル, 等値面, 流跡線粉体表示, 断面表示しきい値による表示範囲クリッピング
結果処理	粒子データ抽出, 領域データ抽出
ファイル出力	画像ファイル, 動画ファイル, CSVファイル

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解析事例

Case Study
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