JP2000081366A - Fluid motion analysis method and storage medium recording fluid motion analysis program - Google Patents

Fluid motion analysis method and storage medium recording fluid motion analysis program

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JP2000081366A
JP2000081366A JP10251375A JP25137598A JP2000081366A JP 2000081366 A JP2000081366 A JP 2000081366A JP 10251375 A JP10251375 A JP 10251375A JP 25137598 A JP25137598 A JP 25137598A JP 2000081366 A JP2000081366 A JP 2000081366A
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equation
fluid
motion analysis
motion
fluid motion
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Akira Asai
朗 浅井
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Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the accuracy in the motion analysis of a non-compression fluid when a fluid is expressed as a group of particles by using a common proportional coefficient where the total becomes zero for the proportional coefficient of a motion equation and that of a non-compression conditional expression. SOLUTION: In a fluid motion analysis method, a non-compression fluid is expressed as a group of a plurality of particles (i). A motion equation including terms that are proportional to a pressure pi of each of the particles (i) and a non-compression conditional expression including terms that are proportional to a speed vi of each of the particles (i) are used. Then, a speed vi' and a pressure pi' of each of the particles (i) at time t+Δt after a time unit width of Δt are obtained from the speed vi and the pressure pi of each of the particles (i) at time (t). A common proportional coefficient where the total reaches zero is used for the proportional coefficient of the motion equation and that of the non-compression conditional expression. The motion equation is expressed by an expression I, while the non-compression conditional expression is expressed by an expression II. Further, the common proportional constant may the one that satisfies an expression III.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、インクジ
ェットプリンタ等の設計に必要となるインクの流体運動
の解析において、流体を粒子の集団として表現して解析
を行う流体運動解析方法及び流体運動解析プログラムを
記録した記録媒体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fluid motion analysis method and a fluid motion analysis for expressing a fluid as a group of particles in a fluid motion analysis required for designing an ink jet printer or the like. The present invention relates to a recording medium on which a program is recorded.

【0002】[0002]

【従来の技術】産業上の種々の分野において流体の運動
を予測することが必要となる場合がある。そのための方
法としては、風胴などを用いて実験を行う方法、理論的
に流体運動の方程式を解く方法、デジタルコンピュータ
を用いて数値的に流体の運動を計算する方法がある。こ
れらのうち、コンピュータを用いて計算する方法は、近
年のコンピュータの能力の向上により、特に盛んに用い
られるようになってきている。
2. Description of the Related Art In various industrial fields, it is sometimes necessary to predict fluid motion. As a method therefor, there are a method of performing an experiment using a wind tunnel or the like, a method of theoretically solving an equation of fluid motion, and a method of numerically calculating the fluid motion using a digital computer. Among them, the method of calculating using a computer has been particularly widely used due to the recent improvement in the capability of the computer.

【0003】例えば、プリンタに用いられるインクジェ
ット記録方式としては、ヒータでインクを加熱すること
によりインク中に気泡を形成して、この圧力によりノズ
ルよりインクを吐出する、いわゆるバブルジェット方式
や、ピエゾ素子のバルク振動による圧力を利用してイン
クを吐出させる、いわゆるピエゾジェット方式が知られ
ているが、上述の方法を用いてノズル内でのインクの挙
動を把握することによっての、さらなる高効率化及び高
品質化が望まれている。
For example, an ink jet recording system used in a printer includes a so-called bubble jet system in which bubbles are formed in ink by heating the ink with a heater, and the ink is ejected from a nozzle by this pressure. The so-called piezo jet method is known in which ink is ejected by using the pressure due to the bulk vibration of the ink.However, by grasping the behavior of the ink in the nozzle using the above-described method, further improvement in efficiency and High quality is desired.

【0004】従来、流体運動を数値的に解くための方法
としては、差分法や有限要素法のように、空間を多数の
メッシュに分割し、運動方程式を離散化することによっ
て解く方法が一般によく用いられる。一方、天体力学の
分野においては、流体を粒子の集団として表現する、S
PH(Smoothed Particle Hydr
odynamics)という方法がよく用いられる(参
考文献 J.J.Monaghan:An Intro
duction to SPH,Computer P
hysics Communications,Vol
ume48(1988)89−96)。SPHでは、流
体の質量は、粒子の中心のまわりに関数w(r)に従っ
て分布していると考え、空間の点rにおける流体の密度
ρ(r)は、
Conventionally, as a method of numerically solving a fluid motion, a method of dividing a space into a large number of meshes and discretizing a motion equation, such as a difference method or a finite element method, is often used. Used. On the other hand, in the field of celestial mechanics, a fluid is expressed as a group of particles, S
PH (Smoothed Particle Hydr
odiamics) is frequently used (reference JJ Monaghan: An Intro).
DUCTION TO SPH, COMPUTER P
physics Communications, Vol
ume 48 (1988) 89-96). In SPH, we consider that the mass of the fluid is distributed around the center of the particle according to the function w (r), and the density ρ (r) of the fluid at point r in space is

【0005】[0005]

【数7】 で与えられるモデルを考える。ここにmjはj番目の粒
子の質量、rjはj番目の粒子の位置ベクトル、nは粒
子の総数である。関数w(r)は重み関数と呼ばれ、通
常、位置ベクトルrの絶対値|r|の関数として図3に
示すような関数が用いられることが多い。粒子の運動方
程式としては、例えば、
(Equation 7) Consider the model given by Here, m j is the mass of the j-th particle, r j is the position vector of the j-th particle, and n is the total number of particles. The function w (r) is called a weight function, and a function as shown in FIG. 3 is often used as a function of the absolute value | r | of the position vector r. As the equation of motion of particles, for example,

【0006】[0006]

【数8】 のような形の方程式が用いられる。ここに、viはi番
目の粒子の速度ベクトル、piはriにおける圧力、ρi
はriにおける密度、Fiはi番目の粒子に働く外力、粘
性力等の力である。圧力piはエネルギに関する方程式
と連立して定められるべきものであるが、バロトロピー
流の場合には密度ρiの関数として定めることができ
る。
(Equation 8) An equation of the form Where v i is the velocity vector of the ith particle, p i is the pressure at r i , ρ i
Is the density at r i , and F i is a force such as an external force or a viscous force acting on the i-th particle. The pressure p i should be determined simultaneously with the equation relating to energy, but can be determined as a function of the density ρ i in the case of barotropy flow.

【0007】上述の定式化は流体が圧縮性をもつ場合に
適用されるものであり、非圧縮性流体に対しては若干の
変更を要する。すなわち、非圧縮流体の場合、圧力pは
非圧縮条件
The above-mentioned formulation is applied when the fluid has compressibility, and a slight change is required for an incompressible fluid. That is, in the case of an incompressible fluid, the pressure p is

【0008】[0008]

【数9】 を満たすように定めなければならない。越塚らは、非圧
縮流体を扱うための方法として、運動方程式
(Equation 9) Must be satisfied. Koshizuka et al. Described the equation of motion as a method for treating incompressible fluids.

【0009】[0009]

【数10】 及び式(4)のかわりとなる非圧縮条件(Equation 10) And the non-compression condition instead of equation (4)

【0010】[0010]

【数11】 を用いている(特開平7−334484号公報参照)。
ここに、niはriにおける粒子数密度、ni 0は時刻0に
おける粒子数密度である。式(5)でWのかわりに
[Equation 11] (See JP-A-7-334484).
Here, ni is the particle number density at r i , and n i 0 is the particle number density at time 0. In equation (5), instead of W

【0011】[0011]

【数12】 を用いて書き直し、ρ=ρi,ni=ρi/miとおくと、(Equation 12) And rewritten as ρ = ρ i , ni = ρ i / m i ,

【0012】[0012]

【数13】 となり、式(2)と類似の表式が得られるが、式(2)
のようにpiとpjがρi 2およびρj 2を分母にもつ和の形
式ではなく、pj−piというように圧力差の形で入って
いるのが特徴である。また式(6)は粒子数密度が時間
的に一定ということより、miが時間的に一定で、
(Equation 13) And a similar expression to expression (2) is obtained, but expression (2)
Is not a sum form in which p i and p j have ρ i 2 and ρ j 2 in the denominator, but is a feature that they are included in the form of a pressure difference such as p j −p i . The equation (6) rather than that temporally constant particle number density, with m i is temporally constant,

【0013】[0013]

【数14】 と同等であり、また、式(1)及び密度ρ(r)の運動
[Equation 14] And the momentum of equation (1) and density ρ (r)

【0014】[0014]

【数15】 より得られる、(Equation 15) Obtained from

【0015】[0015]

【数16】 と同等である。(Equation 16) Is equivalent to

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、外力あるいは粘性力等の力Fをゼロとするこ
とで、系の全運動量P
However, in the above conventional example, the total momentum P of the system is reduced by setting the force F such as an external force or a viscous force to zero.

【0017】[0017]

【数17】 及び、系の全運動エネルギE[Equation 17] And the total kinetic energy E of the system

【0018】[0018]

【数18】 が当然保存される、すなわち、系の全運動量P及び全運
動エネルギEの時間変化
(Equation 18) Is naturally conserved, that is, the time variation of the total momentum P and the total kinetic energy E of the system

【0019】[0019]

【数19】 がゼロとなるべきところが、式(2)あるいは式(8)
を用いた場合、運動量と運動エネルギの保存が保証され
ず、これにより解析精度が低下する恐れがあった。
[Equation 19] Where equation should be zero is given by equation (2) or equation (8)
In the case where is used, the conservation of the momentum and the kinetic energy is not guaranteed, and there is a possibility that the analysis accuracy is reduced.

【0020】そこで本発明は、流体を粒子の集団として
表現した場合の非圧縮性流体の運動解析の精度を向上さ
せることを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to improve the accuracy of motion analysis of an incompressible fluid when the fluid is represented as a group of particles.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の流体運動解析方法は、非圧縮性流体を複数の
粒子iの集団として表現する、各粒子iの圧力piに比
例する項を含む運動方程式と各粒子iの速度viに比例
する項を含む非圧縮条件式とを用いて、時刻tにおける
前記各粒子iの前記速度vi及び前記圧力piから、時間
刻み幅Δt経過後の時刻t+Δtにおける各粒子iの速
度vi’及び圧力pi’を求めることで前記非圧縮性流体
の流体運動を解析する流体運動解析方法であって、前記
運動方程式の比例係数及び前記非圧縮条件式の比例係数
に、総和がゼロになる共通の比例係数を用いることを特
徴とする。
In order to achieve the above object, a fluid motion analysis method of the present invention expresses an incompressible fluid as a group of a plurality of particles i, and is proportional to the pressure p i of each particle i. Using a motion equation including a term and an incompressible conditional expression including a term proportional to the velocity v i of each particle i, the time step size is obtained from the velocity v i and the pressure p i of each particle i at time t. a fluid motion analysis method for analyzing a fluid movement of the incompressible fluid by determining the velocity v i 'and the pressure p i' of each particle i at time t + Delta] t after Delta] t has elapsed, the proportional coefficients of the equation of motion and It is characterized in that a common proportional coefficient whose sum is zero is used as the proportional coefficient of the non-compression conditional expression.

【0022】上記の通りの本発明の流体運動解析方法
は、運動方程式と非圧縮条件式とに共通の比例係数を用
いており、かつ、共通の比例係数の総和がゼロであるた
め、共通の比例係数以外の係数及び外力等がゼロの場
合、系の運動量及び運動エネルギは保存されることとな
る。
In the fluid motion analysis method of the present invention as described above, a common proportional coefficient is used for the equation of motion and the incompressible conditional expression, and the sum of the common proportional coefficients is zero. When coefficients other than the proportional coefficient and external force are zero, the momentum and kinetic energy of the system are preserved.

【0023】運動方程式は、The equation of motion is

【0024】[0024]

【数20】 であってもよいし、非圧縮条件式は、(Equation 20) And the non-compression conditional expression is

【0025】[0025]

【数21】 であってもよく、さらに、共通の比例係数は、(Equation 21) And the common proportionality factor is

【0026】[0026]

【数22】 を満たすものであってもよい。(Equation 22) May be satisfied.

【0027】また、本発明の流体運動解析プログラムを
記録した記録媒体は、非圧縮性流体を複数の粒子iの集
団として表現する、各粒子iの圧力piに比例する項を
含む運動方程式と各粒子iの速度viに比例する項を含
む非圧縮条件式とを用いて、時刻tにおける前記各粒子
iの前記速度vi及び前記圧力piから、時間刻み幅Δt
経過後の時刻t+Δtにおける各粒子iの速度vi’及
び圧力pi’を求めることで前記非圧縮性流体の流体運
動を解析する流体運動解析プログラムを記録した記録媒
体であって、前記運動方程式の比例係数及び前記非圧縮
条件式の比例係数に、総和がゼロになる共通の比例係数
を用いることを特徴とする。
The recording medium on which the fluid motion analysis program of the present invention is recorded has a motion equation that expresses an incompressible fluid as a group of a plurality of particles i and includes a term proportional to the pressure p i of each particle i. by using the non-compressed condition includes a term proportional to the velocity v i of each particle i, the velocity v i and the pressure from p i, the time step size Δt of the at time t each particle i
A recording medium recording a fluid motion analysis program for analyzing a fluid movement of the incompressible fluid by determining the velocity v i 'and the pressure p i' of each particle i at time t + Delta] t after the lapse of the motion equation And a common proportional coefficient having a total sum of zero is used as the proportional coefficient and the proportional coefficient of the non-compression conditional expression.

【0028】運動方程式は、The equation of motion is

【0029】[0029]

【数23】 であってもよいし、非圧縮条件式は、(Equation 23) And the non-compression conditional expression is

【0030】[0030]

【数24】 であってもよく、また、共通の比例係数は、(Equation 24) And a common proportionality factor is

【0031】[0031]

【数25】 を満たすものでもよい。(Equation 25) May be satisfied.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】(第1の実施形態)まず、本実施
形態の流体運動を解析する流体運動解析方法の原理につ
いて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) First, the principle of a fluid motion analysis method for analyzing fluid motion according to the present embodiment will be described.

【0033】本実施形態は、系の運動方程式と非圧縮条
件式とに、共通の比例係数を用いることで、運動量と運
動エネルギの保存を保証するようにしたものである。す
なわち、運動方程式として
In the present embodiment, the conservation of momentum and kinetic energy is guaranteed by using a common proportionality coefficient for the kinetic equation and the incompressible conditional equation of the system. That is, as the equation of motion

【0034】[0034]

【数26】 を用いる。また、非圧縮条件式として、(Equation 26) Is used. Also, as the non-compression conditional expression,

【0035】[0035]

【数27】 を用い、さらに係数として[Equation 27] , And as a coefficient

【0036】[0036]

【数28】 をみたすものを用いる。ここに、aijは、運動方程式と
非圧縮条件式に共通の比例係数ベクトルで、bijは粘性
効果を表わす係数、miは粒子iの質量、vi、v jは粒
子i、粒子jの速度、でciは外力の効果を表わす項、
λjは粒子jの圧力pjと密度ρjの関数である。
[Equation 28]Use one that satisfies Where aijIs the equation of motion and
A proportionality coefficient vector common to the non-compression conditional expressions, bijIs viscous
Coefficient representing the effect, miIs the mass of particle i, vi, V jIs grain
Child i, velocity of particle j, ciIs a term representing the effect of external force,
λjIs the pressure p of the particle jjAnd density ρjIs a function of

【0037】上記の式(18)及び式(19)に示す条
件を満たす係数を用い、さらに外力ci=0の場合の式
(12)で表される、系の全運動量Pの時間変化を計算
すると、
The time change of the total momentum P of the system expressed by the equation (12) when the external force c i = 0 is used by using the coefficients satisfying the conditions shown in the above equations (18) and (19). When calculating,

【0038】[0038]

【数29】 となる。また外力ci、粘性係数bijがともに0の場合
の式(13)で表される、系の全運動エネルギEの時間
変化を計算すると、
(Equation 29) Becomes When the external force c i and the viscosity coefficient b ij are both 0, the time change of the total kinetic energy E of the system expressed by the equation (13) is calculated as follows.

【0039】[0039]

【数30】 となる。以上の計算から、外力ciが0のときは運動量
が保存され、さらに粘性係数bijが0の場合、運動エネ
ルギも保存されることが示された。
[Equation 30] Becomes The above calculations show that when the external force c i is 0, the momentum is conserved, and when the viscosity coefficient b ij is 0, the kinetic energy is also conserved.

【0040】次に、上述の条件を満たす係数を用いて
の、流体運動の解析の基本フローを説明する。
Next, the basic flow of the fluid motion analysis using the coefficients satisfying the above conditions will be described.

【0041】図1に本実施形態で用いる流体解析の装置
構成の概略を示す。
FIG. 1 schematically shows the configuration of a fluid analysis apparatus used in this embodiment.

【0042】条件等を入力する入力部1、本実施形態の
計算を行う計算部2、解析結果を出力する出力部3で概
略構成される。
An input unit 1 for inputting conditions and the like, a calculation unit 2 for performing calculations according to the present embodiment, and an output unit 3 for outputting analysis results.

【0043】入力部1はキーボード、マウス等で構成さ
れる。計算部2はCPU4及びメモリ5で構成され、記
録媒体9に記録された記録内容を読み込むことができ
る。出力部3は、解析結果を表示するCRT6及び印刷
による出力が可能な印刷部7で構成されている。また、
解析結果をハードディスク等の解析結果保存部8に保存
しておくことも可能である。
The input unit 1 is composed of a keyboard, a mouse and the like. The calculation unit 2 includes a CPU 4 and a memory 5 and can read the recorded content recorded on a recording medium 9. The output unit 3 includes a CRT 6 for displaying an analysis result and a printing unit 7 capable of outputting by printing. Also,
The analysis result can be stored in the analysis result storage unit 8 such as a hard disk.

【0044】記録媒体9には、上述した解析を実行する
流体運動解析プログラムが記録されており、計算部2は
読み込んだプログラムに従って計算を実行する。なお、
入力部1と、計算部2と、出力部3とはワークステーシ
ョンあるいはパーソナルコンピュータの形態であっても
よい。
The recording medium 9 stores a fluid motion analysis program for executing the above-described analysis, and the calculation unit 2 executes calculations according to the read program. In addition,
The input unit 1, the calculation unit 2, and the output unit 3 may be in the form of a workstation or a personal computer.

【0045】次に、図1で示した、記録媒体9に記録さ
れた流体運動解析プログラムを計算部2で実行する際の
本発明の解析方法のフローチャートを図2に示す。
Next, FIG. 2 shows a flowchart of the analysis method of the present invention when the calculation unit 2 executes the fluid motion analysis program recorded on the recording medium 9 shown in FIG.

【0046】まず、計算に必要な系の初期条件、境界条
件、計算条件などのパラメータを読みこむ(ステップ1
1)。次に、ステップ1で読み込んだパラメータに基い
て、粒子位置、密度、圧力、速度等の変数を初期化する
(ステップ12)。その後、時刻tをΔtずつ更新しな
がら、終了時刻に達するまで繰り返し計算を行う(ステ
ップ13)。終了時刻に達していない場合は、外力の計
算(ステップ14)、粘性力の計算(ステップ15)、
圧力の計算(ステップ16)の各ステップで、それぞれ
運動方程式の右辺のci
First, parameters such as initial conditions, boundary conditions, and calculation conditions of the system necessary for calculation are read (step 1).
1). Next, based on the parameters read in step 1, variables such as the particle position, density, pressure, and velocity are initialized (step 12). Then, while updating the time t by Δt, the calculation is repeated until the end time is reached (step 13). If the end time has not been reached, calculation of external force (step 14), calculation of viscous force (step 15),
In each step of the pressure calculation (step 16), c i ,

【0047】[0047]

【外1】 を計算し、viのt+Δtにおける値vi’を陽的に計算
する。しかしながら、このようにして求められたvi
は一般には非圧縮条件を満足しないので、t+Δtにお
ける圧力pi'とともに修正を加えながら(ステップ1
8,19)、非圧縮条件を満足するまで反復計算を行う
(ステップ17)。非圧縮条件を満足したなら、時刻t
をΔtだけ進め(ステップ20)、計算結果を出力し
(ステップ21)、終了時刻に達するまで繰り返し計算
を行う。
[Outside 1] Was calculated, v i the value v i 'in t + Delta] t of the calculated explicit. However, v i '
Does not generally satisfy the incompressibility condition, so that it is modified with the pressure p i ′ at t + Δt (step 1
8, 19), and iterative calculation is performed until the non-compression condition is satisfied (step 17). If the non-compression condition is satisfied, the time t
Is advanced by Δt (step 20), the calculation result is output (step 21), and the calculation is repeated until the end time is reached.

【0048】この計算は非圧縮流体に対する差分スキー
ムと同様に行う。例えばdvi/dtに1次の前進差分
を適用し、圧力pとしてはt+Δtにおける値p’を用
いることにすると、従来例で示した式(2)は
This calculation is performed similarly to the difference scheme for the incompressible fluid. For example, when a first-order forward difference is applied to dv i / dt, and a value p ′ at t + Δt is used as the pressure p, Expression (2) shown in the conventional example becomes

【0049】[0049]

【数31】 となる。ここで、ρ,ω,Fなどの値は時刻tでの値を
用いる。非圧縮条件は、
(Equation 31) Becomes Here, values at time t are used for values such as ρ, ω, and F. The uncompressed condition is

【0050】[0050]

【数32】 とすればよい。この場合、(Equation 32) And it is sufficient. in this case,

【0051】[0051]

【数33】 である。なお、非圧縮条件式(23)は、簡単に[Equation 33] It is. Note that the non-compression conditional expression (23) is simply expressed as

【0052】[0052]

【数34】 としてもよいが、この場合は時間に関する離散化誤差の
ため、運動エネルギの保存が厳密には成立たなくなるた
め、式(23)を用いる方が好ましい。
(Equation 34) However, in this case, kinetic energy is not strictly preserved due to a discretization error with respect to time, and therefore, it is preferable to use Expression (23).

【0053】以上、運動方程式及び非圧縮条件式に共通
の係数aijを用い、かつ、共通の係数aijの総和がゼロ
となるようにすることで、運動量及び運動エネルギが保
存されるべき条件において、運動量及び運動エネルギが
保存されることとなり、よって、流体を粒子の集団とし
て表現した場合の非圧縮性流体の運動解析の精度を向上
させることができることとなる。 (第2の実施形態)本実施形態では、運動方程式として
第1の実施形態の運動方程式(22)に対して、
As described above, by using the common coefficient a ij for the kinetic equation and the incompressible conditional expression, and by making the sum of the common coefficients a ij equal to zero, the condition that the momentum and the kinetic energy should be preserved , The momentum and the kinetic energy are preserved, so that the accuracy of the motion analysis of the incompressible fluid when the fluid is represented as a group of particles can be improved. (Second Embodiment) In this embodiment, the equation of motion (22) of the first embodiment is used as the equation of motion.

【0054】[0054]

【数35】 を用い、また、非圧縮条件として、(Equation 35) And, as the non-compression condition,

【0055】[0055]

【数36】 を用いる。この場合、[Equation 36] Is used. in this case,

【0056】[0056]

【数37】 である。(37) It is.

【0057】なお、計算ステップ及び流体解析の装置構
成は第1の実施形態と同様であるため、説明は省略す
る。
Note that the calculation steps and the structure of the fluid analysis device are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

【0058】本実施形態でも、第1の実施形態と同様
に、運動量及び運動エネルギが保存されることとなり、
よって、流体を粒子の集団として表現した場合の非圧縮
性流体の運動解析の精度を向上させることができること
となる。
In this embodiment, as in the first embodiment, the momentum and the kinetic energy are preserved.
Therefore, the accuracy of the motion analysis of the incompressible fluid when the fluid is expressed as a group of particles can be improved.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上説明したように本発明の流体運動解
析方法は、運動方程式と非圧縮条件式とに共通の比例係
数を用いており、かつ、共通の比例係数の総和がゼロで
あるため、共通の比例係数以外の係数及び外力等がゼロ
の場合、系の運動量及び運動エネルギは保存されること
となる。これにより、流体を粒子の集団として表現した
場合の非圧縮性流体の運動解析の精度を向上させること
ができる。
As described above, the fluid motion analysis method of the present invention uses a common proportional coefficient for the equation of motion and the incompressible conditional expression, and the sum of the common proportional coefficients is zero. When the coefficients other than the common proportional coefficient and the external force are zero, the momentum and the kinetic energy of the system are conserved. Thereby, the accuracy of the motion analysis of the incompressible fluid when the fluid is represented as a group of particles can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の解析装置の概略構成を示す。FIG. 1 shows a schematic configuration of an analyzer according to the present invention.

【図2】本発明のフローチャートを示す。FIG. 2 shows a flowchart of the present invention.

【図3】代表的な重み関数を示す。FIG. 3 shows a representative weight function.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入力部 2 計算部 3 出力部 4 CRT 5 印刷部 6 解析結果保存部 7 CPU 8 メモリ 9 記録媒体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Input part 2 Calculation part 3 Output part 4 CRT 5 Printing part 6 Analysis result storage part 7 CPU 8 Memory 9 Recording medium

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 非圧縮性流体を複数の粒子iの集団とし
て表現する、各粒子iの圧力piに比例する項を含む運
動方程式と各粒子iの速度viに比例する項を含む非圧
縮条件式とを用いて、時刻tにおける前記各粒子iの前
記速度vi及び前記圧力piから、時間刻み幅Δt経過後
の時刻t+Δtにおける各粒子iの速度vi’及び圧力
i’を求めることで前記非圧縮性流体の流体運動を解
析する流体運動解析方法であって、 前記運動方程式の比例係数及び前記非圧縮条件式の比例
係数に、総和がゼロになる共通の比例係数を用いること
を特徴とする流体運動解析方法。
1. An equation of motion that expresses an incompressible fluid as a group of a plurality of particles i, including a term proportional to the pressure p i of each particle i and a non-motion equation including a term proportional to the velocity v i of each particle i. by using the compression condition, from the velocity v i and the pressure p i of each particle i at time t, velocity v i of each particle i at time t + Delta] t after the step size Delta] t time elapsed 'and pressure p i' Is a fluid motion analysis method for analyzing the fluid motion of the incompressible fluid by calculating the proportional coefficient of the equation of motion and the proportional coefficient of the incompressible conditional expression, a common proportional coefficient that the sum is zero A fluid motion analysis method characterized by being used.
【請求項2】 前記運動方程式は、 【数1】 である請求項1に記載の流体運動解析方法。2. The equation of motion is: The fluid motion analysis method according to claim 1, wherein 【請求項3】 前記非圧縮条件式は、 【数2】 である請求項2に記載の流体運動解析方法。3. The non-compression conditional expression is as follows: The fluid motion analysis method according to claim 2, wherein 【請求項4】 前記共通の比例係数は、 【数3】 を満たす請求項2または3のいずれか1項に記載の流体
運動解析方法。
4. The common proportionality factor is: The fluid motion analysis method according to any one of claims 2 and 3, wherein
【請求項5】 非圧縮性流体を複数の粒子iの集団とし
て表現する、各粒子iの圧力piに比例する項を含む運
動方程式と各粒子iの速度viに比例する項を含む非圧
縮条件式とを用いて、時刻tにおける前記各粒子iの前
記速度vi及び前記圧力piから、時間刻み幅Δt経過後
の時刻t+Δtにおける各粒子iの速度vi’及び圧力
i’を求めることで前記非圧縮性流体の流体運動を解
析する流体運動解析プログラムを記録した記録媒体であ
って、 前記運動方程式の比例係数及び前記非圧縮条件式の比例
係数に、総和がゼロになる共通の比例係数を用いること
を特徴とする流体運動解析プログラムを記録した記録媒
体。
5. An equation of motion that expresses an incompressible fluid as a group of particles i, including a term proportional to the pressure p i of each particle i and a non-linear equation including a term proportional to the velocity v i of each particle i. by using the compression condition, from the velocity v i and the pressure p i of each particle i at time t, velocity v i of each particle i at time t + Delta] t after the step size Delta] t time elapsed 'and pressure p i' Is a recording medium that records a fluid motion analysis program for analyzing the fluid motion of the incompressible fluid, wherein the sum of the proportional coefficient of the equation of motion and the proportional coefficient of the incompressible conditional expression becomes zero. A recording medium on which a fluid motion analysis program is recorded, wherein a common proportionality coefficient is used.
【請求項6】 前記運動方程式は、 【数4】 である請求項5に記載の流体運動解析プログラムを記録
した記録媒体。
6. The equation of motion is: A recording medium on which the fluid motion analysis program according to claim 5 is recorded.
【請求項7】 前記非圧縮条件式は、 【数5】 である請求項6に記載の流体運動解析プログラムを記録
した記録媒体。
7. The non-compression conditional expression is: A recording medium on which the fluid motion analysis program according to claim 6 is recorded.
【請求項8】 前記共通の比例係数は、 【数6】 を満たす請求項6または7のいずれか1項に記載の流体
運動解析プログラムを記録した記録媒体。
8. The common proportionality factor is: A recording medium on which the fluid motion analysis program according to claim 6 is satisfied.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101538141B1 (en) * 2014-03-31 2015-07-23 동국대학교 산학협력단 Apparatus and method for simulating fluid processing correction of density of gas
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