JP2002312342A - Fluid motion analyzing device and method, and recording medium - Google Patents

Fluid motion analyzing device and method, and recording medium

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JP2002312342A
JP2002312342A JP2001113159A JP2001113159A JP2002312342A JP 2002312342 A JP2002312342 A JP 2002312342A JP 2001113159 A JP2001113159 A JP 2001113159A JP 2001113159 A JP2001113159 A JP 2001113159A JP 2002312342 A JP2002312342 A JP 2002312342A
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data
term
advection
integration
convection
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Application number
JP2001113159A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshikuni Hirano
芳邦 平野
Yukio Murakami
由紀夫 村上
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Japan Broadcasting Corp
Original Assignee
Nippon Hoso Kyokai NHK
Japan Broadcasting Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fluid motion analyzing device capable of stably and easily analyzing the fluid motion even when an hardly analyzable item instable in analysis is included in a non-steady advection diffusion equation under a specific condition. SOLUTION: This fluid motion analyzing device 1 is provided with an integral data calculating part 151 for integrating and calculating an advection term included in the non-steady advection diffusion equation. Further, a non-advection term data calculating part 16 is provided to calculate the non-advection terms as the terms excluding the advection term, included in the non-steady advection diffusion equation by a finite difference method.

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、流体成分の密度の
時間変化を記述する非定常移流拡散方程式に基づいて流
体運動を解析する流体運動解析装置に関し、特に特定条
件下、非定常移流拡散方程式内に解析を困難とする解析
不安定性を示す項がある場合、解析を安定かつ簡易に行
うことができる流体運動解析装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fluid motion analysis device for analyzing fluid motion based on an unsteady advection diffusion equation describing a time change of the density of a fluid component, and more particularly to an unsteady advection diffusion equation under a specific condition. The present invention relates to a fluid motion analysis device capable of performing analysis stably and easily when there is a term indicating analysis instability that makes analysis difficult.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、表示セルと呼ばれる放電管を多数
マトリクス状に並べ、個々の表示セルの明るさを制御し
て画像を表示するプラズマディスプレイパネルを用いた
表示装置がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a display device using a plasma display panel in which a large number of discharge tubes called display cells are arranged in a matrix and the brightness of each display cell is controlled to display an image.

【0003】図1に、PDP(Plasma Display Pane
l)の表示セル101の外観を示し、図2に表示セル1
01の断面図を示す。図1に示すように、表示セル10
1は円柱状の形状をしており、内部には表示セル101
に電圧を印加すると荷電粒子を生成する弱電離気体が含
まれている。
FIG. 1 shows a PDP (Plasma Display Pane).
l) shows the appearance of the display cell 101, and FIG.
1 shows a cross-sectional view. As shown in FIG.
Numeral 1 has a columnar shape and has a display cell 101 inside.
Contains a weakly ionized gas that generates charged particles when a voltage is applied to the gas.

【0004】図2において、表示セル101には、電極
であるアノード102、カソード103を備えており、
内部には弱電離気体が含まれている。
In FIG. 2, a display cell 101 is provided with an anode 102 and a cathode 103, which are electrodes.
The inside contains a weakly ionized gas.

【0005】荷電粒子は、アノード102、カソード1
03間に電圧を印加すると、電圧印加によって生じた電
界内を移動する。この荷電粒子の移動を、図2に示すZ
方向の速度成分v、円筒の半径方向を示すr方向の速
度成分vを持つ流体として取り扱うことができる場
合、表示セル101内のサンプル点Vにおける荷電粒
子の密度nの時間変化量(時間微分)は、例えば電気学
会技術報告第688号(1998年)P27、P28に
記載されているように、数式(1)の非定常移流拡散方
程式によって記述される。すなわち、サンプル点V
おける荷電粒子の密度nの時間変化量(時間微分)は、
数式1の右辺の三つの項で表される。
The charged particles are composed of an anode 102, a cathode 1
When a voltage is applied during 03, the electric field moves within the electric field generated by the voltage application. The movement of the charged particles is represented by Z in FIG.
If the fluid can be treated as a fluid having a velocity component v z in the direction and a velocity component v r in the r direction indicating the radial direction of the cylinder, the amount of time change of the density n of the charged particles at the sample point V 0 in the display cell 101 ( The time derivative) is described by an unsteady advection-diffusion equation of Expression (1), for example, as described in IEEJ Technical Report No. 688 (1998) P27, P28. That is, the time variation (time derivative) of the density n of the charged particles at the sample point V 0 is:
It is represented by the three terms on the right side of Equation 1.

【0006】[0006]

【数1】 ここで、速度ベクトルvは、z方向にvとr方向にv
を成分とする速度ベクトルを示している。また、流体
成分である荷電粒子の拡散定数をDとしてある。
(Equation 1) Here, the velocity vector v is represented by v z in the z direction and v
A velocity vector having r as a component is shown. In addition, D is the diffusion constant of charged particles that are fluid components.

【0007】数式(1)の右辺第一項は、アノード10
2、カソード103間に印加された電圧によって荷電粒
子が移動する移流項を示している。第一項のn・(速度
ベクトルv)は、流束(フラックス)を示しており、移
流項は、流束の空間微分で表されることを示している。
The first term on the right side of the equation (1) is the anode 10
2, an advection term in which charged particles move by a voltage applied between the cathodes 103. The first term, n · (velocity vector v), indicates a flux (flux), and indicates that the advection term is represented by a spatial derivative of the flux.

【0008】数式(1)の右辺第二項は、荷電粒子の拡
散を示す拡散項を示している。表示セル101内におい
て、荷電粒子の密度は一様ではなく場所によって異なっ
ている。このように、場所によって荷電粒子の密度が異
なる場合、表示セル101内全体で一様な密度になるよ
うに荷電粒子が移動する。すなわち、荷電粒子の密度の
高い領域から荷電粒子の密度の低い領域へ荷電粒子が移
動する。この現象を示したものが拡散項である。
The second term on the right side of the equation (1) indicates a diffusion term indicating the diffusion of charged particles. In the display cell 101, the density of charged particles is not uniform and varies depending on the location. As described above, when the density of the charged particles varies depending on the location, the charged particles move so as to have a uniform density in the entire display cell 101. That is, the charged particles move from the region where the density of the charged particles is high to the region where the density of the charged particles is low. What shows this phenomenon is the diffusion term.

【0009】数式(1)の右辺第三項は、荷電粒子の生
成・消滅を示す項である。
[0009] The third term on the right side of the equation (1) is a term indicating generation and disappearance of charged particles.

【0010】次に、数式(1)は、微分方程式であり時
間について連続であるが、数式(1)をコンピュータに
よって解析する場合、時間について離散化する必要があ
る。例えば、名取亮編「数値計算法」(1998年)オ
ーム社発行p117、p118に記載されている常微分
方程式の解法と同様に時刻を表す変数tを離散化してt
、t、t・・・ti−1、tとし、ti−1
との時間間隔をΔtとする。
Next, equation (1) is a differential equation and is continuous with respect to time. However, when analyzing equation (1) with a computer, it is necessary to discretize with respect to time. For example, a variable t representing time is discretized as in the method of solving an ordinary differential equation described in “Numerical Calculation Method” edited by Ryo Natori (1998) p117 and p118 issued by Ohmsha.
1 , t 2 , t 3 ... T i−1 , t i , and the time interval between t i−1 and t i is Δt.

【0011】すると、時刻tにおける流体成分である
荷電粒子の密度n(t)は、数式(1)をti−1
と間で積分した数式(2)によって近似することが
できる。なお、荷電粒子の密度nは、時刻tの関数で
あるとともに場所の関数でもあるが、数式(2)には明
示的に場所の変数は示していない。
Then, the density n (t i ) of the charged particles as the fluid component at the time t i can be approximated by the equation (2) obtained by integrating the equation (1) between t i−1 and t i. it can. The density n i of charged particles, but is also a function of the location as well as a function of time t, not shown explicitly place variables in equation (2).

【0012】[0012]

【数2】 数式(2)の近似においては、時刻ti−1と時刻t
の間における(∂n/∂t)は、ti−1における値で
一定であるとした。
(Equation 2) In the approximation of equation (2), the time t i-1 and time t i
Between (n / ∂t) was assumed to be constant at the value at ti -1 .

【0013】なお、ti−1における(∂n/∂t)
は、数式(1)を離散化して演算する。具体的に、図3
に示すようにサンプル点Vにおける(∂n/∂t)を
演算する場合、隣接するサンプル点V〜Vにおける
荷電粒子(流体成分)の密度を用いて演算する。
Note that (∂n / ∂t) at t i-1
Is calculated by discretizing equation (1). Specifically, FIG.
If computed at the sample point V 0 and (∂n / ∂t) As shown in, computed using the density of charged particles at the sample point V 1 ~V 8 adjacent (fluid component).

【0014】ここで、荷電粒子の密度nの時間発展を長
時間に渡って解析する場合、数式(1)を評価する回数
が多くなる。このため、数式(1)の離散化には、簡単
で高速な有限差分法が使用される。しかし、特に流体成
分(荷電粒子)の速度の大きさが大きい場合、コンピュ
ータの演算精度による誤差や微分を差分に置き換えたこ
とによる誤差などによって、解が時間的・空間的に振動
して演算の続行が困難になる状態(解析不安定性)を示
す。特に、数式(1)に示した非定常移流拡散方程式に
含まれる移流項が解析不安定性を示す。
Here, when analyzing the time evolution of the density n of charged particles over a long period of time, the number of evaluations of the equation (1) increases. For this reason, a simple and fast finite difference method is used for discretizing Expression (1). However, especially when the velocity of the fluid component (charged particle) is large, the solution oscillates in time and space due to the error due to the computational accuracy of the computer and the error due to replacing the derivative with the difference. Indicates a state where it is difficult to continue (analysis instability). In particular, the advection term included in the unsteady advection-diffusion equation shown in Expression (1) indicates analytical instability.

【0015】従来、上述した解析不安定性を回避する方
法として、移流項の離散化を次式の数式(3)の1次精
度風上差分法によって行うことが提案されている。
Conventionally, as a method of avoiding the above-described analysis instability, it has been proposed to discretize an advection term by a first-order precision upwind difference method of the following equation (3).

【0016】[0016]

【数3】 ここで、n、vzj、vrjは、それぞれ図3中のサ
ンプル点V(jは、整数)における流体成分(荷電粒
子)の密度、速度のz方向成分、速度のr方向成分を表
している。また、δとδは、それぞれ、図3におけ
る線分VとVの長さを表している。
(Equation 3) Here, n j , v zj , and v rj are the density of the fluid component (charged particles), the z component of the velocity, and the r component of the velocity at the sample point V j (j is an integer) in FIG. Represents. Further, δ p and δ m represent the lengths of the line segments V 8 V 0 and V 0 V 4 in FIG. 3, respectively.

【0017】また、上述した風上差分法には、打ち切り
誤差を少なくするように改良された、例えば数式(4)
に示す3次精度風上差分法がある。
The above-mentioned upwind difference method is improved so as to reduce the truncation error.
There is a third order upwind difference method shown in FIG.

【0018】[0018]

【数4】 ここで、n、vzj、vrjは、それぞれ図3中のサ
ンプル点V(jは整数)における流体成分(荷電粒
子)の密度、速度のz方向成分、速度のr方向成分を表
している。また、Δは、δとδとを等しいとしたも
のである。
(Equation 4) Here, n j , v zj , and v rj represent the density of the fluid component (charged particle), the z component of the velocity, and the r component of the velocity at the sample point V j (j is an integer) in FIG. ing. Δ is obtained by making δ p and δ m equal.

【0019】さらに、解析不安定性に対処する方法とし
ては、上述した風上差分法の他に数式(1)を所定の領
域で積分した数式(5)を使用する有限体積法がある。
この有限体積法は、流体成分(荷電粒子)の密度をサン
プル点の近傍の平均値として取り扱うため、安定性は向
上する。
Further, as a method for coping with the analysis instability, there is a finite volume method using an expression (5) obtained by integrating the expression (1) in a predetermined region, in addition to the above-mentioned upwind difference method.
In the finite volume method, the density of the fluid component (charged particles) is treated as an average value near the sample point, so that the stability is improved.

【0020】[0020]

【数5】 Ωは、図3に示す領域Ωの体積を表し、SΩは、領域
Ωの境界部の面積を表している。なお、VΩは、中心軸
(z軸)のまわりを一回転させた体積(2πR
Ω;Rは、領域Ωの重心)に等しい。
(Equation 5)VΩRepresents the volume of the region Ω shown in FIG.ΩIs the area
Represents the area of the boundary of Ω. Note that VΩIs the central axis
Volume (2πR) gd
SΩRgIs equal to the center of gravity of the region Ω).

【0021】ここで、数式(5)に示した有限体積法に
おける生成項(Gを含む項)の一例として、例えば図3
に示した領域Ωlu(中心軸(z軸)のまわりを一回転
させた体積(2πRdSΩlu;Rは、領域Ωlu
の重心)を有する。)における生成項は、数式(6)に
よって表される。したがって、その体積積分は、数式
(7)のようになる。
Here, as an example of a generation term (a term including G) in the finite volume method shown in Expression (5), for example, FIG.
The volume obtained by one rotation around the area indicated Omega lu (center axis (z-axis) to (2πR g dS Ωlu; R g is, regions Omega lu
Center of gravity). The generation term in ()) is represented by Expression (6). Therefore, the volume integral is as shown in Expression (7).

【0022】[0022]

【数6】 (Equation 6)

【0023】[0023]

【数7】 は、サンプル点Vのr方向の座標を表しておりz
は、z方向の座標を表している。また、λは、図3
における線分Vの長さを表している。なお、G
は、サンプル点V(jは整数)における生成項を示し
ている。
(Equation 7) r 0 represents the coordinate of the sample point V 0 in the r direction, and z
0 represents coordinates in the z direction. Also, λ m is shown in FIG.
Represents the length of the line segment V 0 V 2 at. Note that G j
Indicates a generation term at a sample point V j (j is an integer).

【0024】[0024]

【発明が解決しようとする課題】しかし、流体成分(荷
電粒子)の速度の空間変動が大きい場合、言い換えれば
荷電粒子の速度の空間微分が激しく変化する場合、上述
した風上差分法では充分な安定性が確保することができ
ず、流体運動の解析が困難になるという問題点があっ
た。
However, when the spatial variation of the velocity of the fluid component (charged particles) is large, in other words, when the spatial derivative of the velocity of the charged particles changes drastically, the above-mentioned upwind difference method is not sufficient. There has been a problem that stability cannot be ensured and analysis of fluid motion becomes difficult.

【0025】一方、有限体積法を使用する場合、上記し
たように生成項の体積積分は、数式(7)のようにな
り、演算に必要なサンプル点の数は有限差分法より多く
なるという問題点があった。つまり、流体成分が多種存
在する場合について、各流体成分の特徴を把握するため
にサンプル点数を多く設定するため計算量が非常に大き
くなるという問題点があった。
On the other hand, when the finite volume method is used, as described above, the volume integral of the generated term is as shown in equation (7), and the number of sampling points required for the operation is larger than that of the finite difference method. There was a point. In other words, when there are many types of fluid components, there is a problem that the amount of calculation becomes extremely large because the number of sample points is set large in order to grasp the characteristics of each fluid component.

【0026】本発明は、上記した従来技術の問題点を解
決するためになされたものであって、その目的は、特定
条件下、非定常移流拡散方程式内に解析を困難とする解
析不安定性を示す項がある場合であっても、流体運動の
解析を安定して解析することができるとともに計算量を
低減することができる流体運動解析装置を提供すること
にある。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to solve the problem of analysis instability that makes analysis difficult in the unsteady advection-diffusion equation under specific conditions. An object of the present invention is to provide a fluid motion analysis device that can stably analyze fluid motion analysis and reduce the amount of calculation even when there is a term indicated.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】上記目的を達するため、
本発明に係る流体運動解析装置は、流体成分の密度の時
間変化を記述する非定常移流拡散方程式に基づいて流体
運動を解析する流体運動解析装置において、上記非定常
移流拡散方程式に含まれる一部の項であって、解析を困
難とする解析不安定性を示す解析不安定性項を積分した
ものに基づいて積分データを計算する積分データ計算部
と、上記積分データ計算部で計算した積分データを記憶
する積分データ記憶部と、上記積分データ記憶部に記憶
されている積分データに基づいて、上記流体成分の密度
の時間変化を離散化した離散化データを計算する離散化
データ計算部とを備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object,
The fluid motion analysis device according to the present invention is a fluid motion analysis device that analyzes fluid motion based on an unsteady advection diffusion equation that describes a time change of the density of a fluid component. And an integral data calculator for calculating integral data based on an integral of the analytical instability term indicating analytical instability that makes analysis difficult, and storing the integral data calculated by the integral data calculator. And a discretized data calculation unit that calculates discretized data obtained by discretizing a time change of the density of the fluid component based on the integrated data stored in the integrated data storage unit. It is characterized by.

【0028】このように構成することにより、特定条件
下、非定常移流拡散方程式内に解析を困難とする解析不
安定性を示す項がある場合、解析を安定に行うことがで
きる。また、非定常移流拡散方程式に含まれるすべての
項について積分する訳ではないので、解析を行う際の計
算量を低減することができる。
With such a configuration, when there is a term showing analysis instability that makes analysis difficult in the unsteady advection-diffusion equation under specific conditions, the analysis can be performed stably. In addition, since not all the terms included in the unsteady advection-diffusion equation are integrated, the amount of calculation for performing the analysis can be reduced.

【0029】また、上記解析不安定性項は、上記非定常
移流拡散方程式に含まれる移流項であることを特徴とす
る。
Further, the analysis instability term is characterized in that it is an advection term included in the unsteady advection-diffusion equation.

【0030】流体成分の速度の空間変動が大きい場合に
解析不安定性を示す移流項を積分することにより、流体
運動の解析を安定して行うことができる。
By integrating the advection term that indicates analytical instability when the spatial variation of the velocity of the fluid component is large, it is possible to stably analyze the fluid motion.

【0031】また、上記流体運動解析装置は、さらに上
記非定常移流拡散方程式に含まれる移流項以外の項であ
る非移流項に有限差分法を使用して非移流項データを計
算する非移流項データ計算部と、上記非移流項データ計
算部で計算した非移流項データを記憶する非移流項デー
タ記憶部とを備え、上記離散化データ計算部は、上記積
分データと上記非移流項データ記憶部に記憶されている
非移流項データに基づいて、上記離散化データを計算す
ることを特徴とする。
Further, the fluid motion analyzing apparatus further calculates a non-convection term data using a finite difference method for a non-convection term other than the advection term included in the unsteady advection-diffusion equation. A non-convection term data storage unit that stores the non-convection term data calculated by the non-convection term data calculation unit, wherein the discretized data calculation unit includes the integration data and the non-convection term data storage The discretized data is calculated based on the non-advection term data stored in the section.

【0032】このように移流項以外の非移流項の計算に
は、有限差分法を用いて行うため、非移流項の計算量は
低減され、簡易に流体運動の解析を行うことができる。
As described above, since the calculation of the non-convection term other than the advection term is performed by using the finite difference method, the calculation amount of the non-convection term is reduced, and the fluid motion can be easily analyzed.

【0033】また、本発明に係る流体運動解析方法は、
流体成分の密度の時間変化を記述する非定常移流拡散方
程式に基づいて流体運動を解析する流体運動解析方法に
おいて、上記非定常移流拡散方程式に含まれる一部の項
であって、解析を困難とする解析不安定性を示す解析不
安定性項を積分したものに基づいて積分データを計算す
る積分データ計算ステップと、上記積分データ計算ステ
ップで計算した積分データを記憶する積分データ記憶ス
テップと、上記積分データ記憶ステップにより記憶した
積分データに基づいて、上記流体成分の密度の時間変化
を離散化した離散化データを計算する離散化データ計算
ステップとを備えることを特徴とする。
Further, the fluid motion analysis method according to the present invention provides
In a fluid motion analysis method for analyzing fluid motion based on an unsteady advection diffusion equation describing a temporal change in the density of a fluid component, some of the terms included in the unsteady advection diffusion equation are difficult to analyze. An integration data calculation step of calculating integration data based on an integration of an analysis instability term indicating an analysis instability; an integration data storage step of storing integration data calculated in the integration data calculation step; A discretized data calculation step of calculating discretized data obtained by discretizing a time change of the density of the fluid component based on the integrated data stored in the storage step.

【0034】このように構成することにより、特定条件
下、非定常移流拡散方程式内に解析を困難とする解析不
安定性を示す項がある場合、解析を安定に行うことがで
きる。また、非定常移流拡散方程式に含まれるすべての
項について積分する訳ではないので、解析を行う際の計
算量の低減を図ることができる。
With such a configuration, when there is a term showing analysis instability that makes analysis difficult in the unsteady advection-diffusion equation under specific conditions, the analysis can be performed stably. In addition, since not all the terms included in the unsteady advection-diffusion equation are integrated, the amount of calculation when performing analysis can be reduced.

【0035】また、上記解析不安定性項は、上記非定常
移流拡散方程式に含まれる移流項であることを特徴とす
る。
Further, the analysis instability term is characterized in that it is an advection term included in the unsteady advection-diffusion equation.

【0036】流体成分の速度の空間変動が大きい場合に
解析不安定性を示す移流項を積分することにより、流体
運動の解析を安定して行うことができる。
By integrating the advection term that indicates analytical instability when the spatial variation of the velocity of the fluid component is large, the fluid motion can be analyzed stably.

【0037】また、上記流体運動解析方法は、さらに上
記非定常移流拡散方程式に含まれる移流項以外の項であ
る非移流項に有限差分法を使用して非移流項データを計
算する非移流項データ計算ステップと、上記非移流項デ
ータ計算ステップで計算した非移流項データを記憶する
非移流項データ記憶ステップとを備え、上記離散化デー
タ計算ステップは、上記積分データと上記非移流項デー
タ記憶ステップにより記憶した非移流項データに基づい
て、上記離散化データを計算することを特徴とする。
Further, the fluid motion analysis method further comprises calculating a non-convection term data using a finite difference method for a non-convection term other than the advection term included in the unsteady advection-diffusion equation. A non-convection term data storage step for storing the non-convection term data calculated in the non-convection term data calculation step, wherein the discretized data calculation step includes the integration data and the non-convection term data storage The discretized data is calculated based on the non-advection term data stored in the step.

【0038】このように移流項以外の非移流項の計算に
は、有限差分法を用いて行うため、非移流項の計算量は
低減され、簡易に流体運動の解析を行うことができる。
As described above, since the calculation of the non-convection term other than the advection term is performed by using the finite difference method, the calculation amount of the non-convection term is reduced, and the fluid motion can be easily analyzed.

【0039】また、本発明に係るコンピュータ読み取り
可能な記録媒体は、流体成分の密度の時間変化を記述す
る非定常移流拡散方程式に基づいて流体運動を解析する
流体運動解析装置となるコンピュータに、上記非定常移
流拡散方程式に含まれる一部の項であって、解析を困難
とする解析不安定性を示す解析不安定性項を積分したも
のに基づいて積分データを計算する積分データ計算処理
と、上記積分データ計算処理で計算した積分データを記
憶する積分データ記憶処理と、上記積分データ記憶処理
により記憶した積分データに基づいて、上記流体成分の
密度の時間変化を離散化した離散化データを計算する離
散化データ計算処理とを実行させるためのプログラムを
記録したことを特徴とする。
Further, the computer-readable recording medium according to the present invention includes a computer which is a fluid motion analysis device for analyzing fluid motion based on an unsteady advection-diffusion equation describing a temporal change in the density of a fluid component. An integral data calculation process for calculating integral data based on a part of the term included in the unsteady advection-diffusion equation and integrating an analytical instability term indicating analytical instability that makes analysis difficult; An integral data storage process for storing the integral data calculated in the data calculation process; and a discrete data for discretizing the time change of the density of the fluid component based on the integral data stored in the integral data storage process. Characterized in that a program for executing the coded data calculation process is recorded.

【0040】このように構成することにより、特定条件
下、非定常移流拡散方程式内に解析を困難とする解析不
安定性を示す項がある場合、解析を安定に行うことがで
きる。また、非定常移流拡散方程式に含まれるすべての
項について積分する訳ではないので、解析を行う際の計
算量を低減することができる。
With such a configuration, the analysis can be performed stably when there is a term showing analysis instability that makes analysis difficult in the unsteady advection-diffusion equation under specific conditions. In addition, since not all the terms included in the unsteady advection-diffusion equation are integrated, the amount of calculation for performing the analysis can be reduced.

【0041】また、上記解析不安定性項は、上記非定常
移流拡散方程式に含まれる移流項であることを特徴とす
る。
Further, the analysis instability term is characterized in that it is an advection term included in the unsteady advection-diffusion equation.

【0042】流体成分の速度の空間変動が大きい場合に
解析不安定性を示す移流項を積分することにより、流体
運動の解析を安定して行うことができる。
By integrating an advection term showing analytical instability when the spatial variation of the velocity of the fluid component is large, the fluid motion can be analyzed stably.

【0043】また、上記コンピュータ読み取り可能な記
録媒体は、さらに上記流体運動解析装置となるコンピュ
ータに、上記非定常移流拡散方程式に含まれる移流項以
外の項である非移流項に有限差分法を使用して非移流項
データを計算する非移流項データ計算処理と、上記非移
流項データ計算処理で計算した非移流項データを記憶す
る非移流項データ記憶処理とを実行させるためのプログ
ラムを記憶し、上記離散化データ計算処理は、上記積分
データと上記非移流項データ記憶処理により記憶した非
移流項データに基づいて、上記離散化データを計算する
ことを特徴とする。
Further, the computer-readable recording medium may further include a computer that serves as the fluid motion analysis device, using a finite difference method for a non-convection term other than the advection term included in the unsteady advection-diffusion equation. A program for executing a non-convection term data calculation process of calculating non-convection term data and a non-convection term data storage process of storing the non-convection term data calculated in the non-convection term data calculation process. The discretized data calculation process is characterized in that the discretized data is calculated based on the integral data and the non-convection term data stored in the non-convection term data storage process.

【0044】このように移流項以外の非移流項の計算に
は、有限差分法を用いて行うため、非移流項の計算量は
低減され、簡易に流体運動の解析を行うことができる。
As described above, since the calculation of the non-convection term other than the advection term is performed by using the finite difference method, the calculation amount of the non-convection term is reduced, and the fluid motion can be easily analyzed.

【0045】[0045]

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る流体運動解析
装置の一実施の形態について、図面を参照しながら説明
する。まず、実施の形態における流体運動解析装置にお
いて使用される解析方法の原理について簡単に説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, an embodiment of the fluid motion analyzer according to the present invention will be described with reference to the drawings. First, the principle of an analysis method used in the fluid motion analysis device according to the embodiment will be briefly described.

【0046】流体成分(荷電粒子)の速度の空間変動が
大きい場合や速度が大きい場合、数式(1)に示す非定
常移流拡散方程式に含まれる移流項が解析不安定性を示
すことを考慮して、移流項を安定して解析するため、有
限体積法と同様に積分形にして演算する。また、非定常
移流拡散方程式に含まれる移流項以外の拡散項、生成
項、消滅項等は、演算量を削減するために有限差分法を
使用する。
When the spatial variation of the velocity of the fluid component (charged particles) is large or the velocity is large, it is necessary to consider that the advection term included in the unsteady advection-diffusion equation shown in the equation (1) indicates analytical instability. In order to stably analyze the advection term, the calculation is performed in an integral form as in the finite volume method. For the diffusion term, generation term, annihilation term and the like other than the advection term included in the unsteady advection-diffusion equation, the finite difference method is used to reduce the amount of calculation.

【0047】すなわち、実施の形態における流体運動解
析装置は、非定常移流拡散方程式に基づいて流体成分の
時間発展を解析するにあたって、数式(8)に示すよう
に移流項に対応する部分と数式(9)に示すように、移
流項以外の項(非移流項という。)に分割して演算する
ものである。
That is, when analyzing the time evolution of the fluid component based on the unsteady advection-diffusion equation, the fluid motion analysis apparatus according to the embodiment includes a portion corresponding to the advection term and an equation (8) as shown in equation (8). As shown in 9), the calculation is performed by dividing into terms other than the advection term (referred to as non-convection terms).

【0048】具体的には、移流項の演算は、有限体積法
を使用し、非移流項の演算には、有限差分法を使用す
る。
Specifically, the convection term is calculated using the finite volume method, and the non-convection term is calculated using the finite difference method.

【0049】[0049]

【数8】 (Equation 8)

【0050】[0050]

【数9】 ただし、数式(8)、数式(9)におけるn*は、演算
上の補助変数であり、物理的意味はない。すなわち、数
式(8)と数式(9)とを加えた場合、左辺のn*は、
打ち消され、離散化された密度の時間変化(n(t
−n(ti−1))/Δtとなる。
(Equation 9) However, n * in Expressions (8) and (9) is an auxiliary variable in operation and has no physical meaning. That is, when Equations (8) and (9) are added, n * on the left side becomes
Time change of the canceled and discretized density (n (t i )
−n (t i−1 )) / Δt.

【0051】ここで、有限差分法は、サンプル点での値
を使用して演算するのに対し、有限体積法は、サンプル
点を含む所定の領域内の平均値を使用する。したがっ
て、厳密には、対象とする流体成分の密度nの意味が一
般には一致しないが、(a)所定の領域の体積がほぼ0
となる程微小であり、(b)所定の領域内において密度
nが一定のいずれか一方の条件を満たしていれば、数式
(10)が成立する。
Here, the finite difference method is operated using values at sample points, whereas the finite volume method uses an average value in a predetermined area including the sample points. Therefore, strictly speaking, the meaning of the density n of the target fluid component generally does not match, but (a) the volume of the predetermined region is almost zero.
(B) If the density n satisfies one of the predetermined conditions in a predetermined area, the equation (10) is satisfied.

【0052】[0052]

【数10】 すなわち、∇・(nv)を積分内に入れることができ
る。したがって、流体成分の密度nがほぼ一定とみなせ
る程度に領域Ωの大きさを取れば、数式(8)は、数式
(11)に示す体積積分と面積積分の変換式であるガウ
スの定理を使用して数式(12)のようになる。
(Equation 10) That is, ∇ · (nv) can be included in the integral. Therefore, if the size of the region Ω is set so that the density n of the fluid component can be regarded as substantially constant, the equation (8) uses Gauss's theorem which is a conversion equation of the volume integral and the area integral shown in the equation (11). Equation (12) results.

【0053】[0053]

【数11】 ここで、fは、ベクトル量である。[Equation 11] Here, f is a vector quantity.

【0054】[0054]

【数12】 このようにして、解析不安定性を示す移流項を所定領域
で積分し、安定した流体運動の解析をすることができ
る。
(Equation 12) In this way, the advection term indicating the analysis instability can be integrated in the predetermined region, and the stable fluid motion can be analyzed.

【0055】次に、実施の形態における流体運動解析装
置の構成について説明する。なお、実施の形態における
流体運動解析装置が、図1、図2に示したPDPに使用
される軸対象の表示セル101内の荷電粒子を流体成分
とする流体の運動を解析する場合について説明する。
Next, the configuration of the fluid motion analyzer according to the embodiment will be described. A description will be given of a case where the fluid motion analysis apparatus according to the embodiment analyzes the motion of a fluid containing charged particles in the axially symmetric display cell 101 used in the PDP shown in FIGS. 1 and 2 as a fluid component. .

【0056】図4は、流体運動解析装置の機能構成を示
した図である。図4において、流体運動解析装置1は、
初期設定部11、サンプル点データ生成部12、電界デ
ータ計算部13、パラメータ計算部14、移流項データ
計算部15、非移流項データ計算部16、離散化データ
計算部17、密度データ計算部18、整合性判断部1
9、データ記憶部20より構成されている。
FIG. 4 is a diagram showing a functional configuration of the fluid motion analyzer. In FIG. 4, the fluid motion analysis device 1 includes:
Initial setting unit 11, sample point data generation unit 12, electric field data calculation unit 13, parameter calculation unit 14, advection term data calculation unit 15, non-convection term data calculation unit 16, discretization data calculation unit 17, density data calculation unit 18 , Consistency judgment unit 1
9, a data storage unit 20.

【0057】初期設定部11は、流体運動を解析するた
めの初期条件を設定できるように構成されている。例え
ば、初期設定部11は、表示セル101の円筒半径や長
さ、アノード102、カソード103の電極の大きさや
配置する座標、内部のガス組成などの条件を入力し設定
できるように構成されている。
The initial setting section 11 is configured to be able to set initial conditions for analyzing fluid motion. For example, the initial setting unit 11 is configured to be able to input and set conditions such as the cylindrical radius and length of the display cell 101, the size and coordinates of the electrodes of the anode 102 and the cathode 103, the internal gas composition, and the like. .

【0058】次に、サンプル点データ生成部12は、表
示セル101の内部空間に図2や図3に示すように座標
を設定し、座標の各点(サンプル点)の位置に対応する
サンプル点データを生成するように構成されている。例
えば、サンプル点Vにおけるサンプル点データは、Z
軸方向の座標を示すz、r方向の座標を示すrなど
より構成される。
Next, the sample point data generator 12 sets coordinates in the internal space of the display cell 101 as shown in FIGS. 2 and 3, and sets sample points corresponding to the positions of the coordinates (sample points). It is configured to generate data. For example, the sample point data at the sample point V 0 is Z
It is composed of z 0 indicating the coordinates in the axial direction, r 0 indicating the coordinates in the r direction, and the like.

【0059】なお、以下、計算領域における流体成分
(荷電粒子など)の密度は、上述したサンプル点におけ
る密度として扱うこととし、この密度の時間変化は、数
式(1)の非定常移流拡散方程式によって解析される。
Hereinafter, the density of the fluid component (charged particles and the like) in the calculation region is treated as the density at the sample point described above, and the time change of the density is calculated by the unsteady advection-diffusion equation of Expression (1). Is parsed.

【0060】電界データ計算部13は、各サンプル点に
おいて、電界を示す電界データを計算するように構成さ
れている。弱電離気体中の荷電粒子を扱う場合、数式
(1)に示した非定常移流拡散方程式中に現れる速度
は、表示セル101内の圧力に依存せず、ほとんど、表
示セル101内の電界によってのみ決定される。したが
って、非定常移流拡散方程式中に現れる速度を示す速度
データを計算するためには、まず電界を示す電界データ
を計算する必要がある。このため、電界データ計算部1
3が設けられている。電界データを計算するにあたって
は、アノード102、カソード103の電極における電
位を境界条件として与え、各サンプル点における電位を
示す電位データと電界を示す電界データを求める。
The electric field data calculator 13 is configured to calculate electric field data indicating an electric field at each sample point. When dealing with charged particles in a weakly ionized gas, the velocity appearing in the unsteady advection-diffusion equation shown in the equation (1) does not depend on the pressure in the display cell 101, and is almost exclusively due to the electric field in the display cell 101. It is determined. Therefore, in order to calculate the velocity data indicating the velocity appearing in the unsteady advection-diffusion equation, it is necessary to first calculate the electric field data indicating the electric field. Therefore, the electric field data calculation unit 1
3 are provided. In calculating the electric field data, the electric potential at the electrodes of the anode 102 and the cathode 103 is given as a boundary condition, and electric potential data indicating the electric potential at each sample point and electric field data indicating the electric field are obtained.

【0061】次に、パラメータ計算部14は、上述した
電界データ計算部13で計算した各サンプル点における
電界データを使用して、流体成分の速度を示す速度デー
タなどを計算できるように構成されている。すなわち、
数式(1)に示した非定常移流拡散方程式において、流
体成分の密度以外の変数(パラメータ)に対応するデー
タを計算するように構成されている。
Next, the parameter calculator 14 is configured to be able to calculate velocity data indicating the velocity of the fluid component, using the electric field data at each sample point calculated by the electric field data calculator 13 described above. I have. That is,
In the unsteady advection-diffusion equation shown in Expression (1), the apparatus is configured to calculate data corresponding to variables (parameters) other than the density of the fluid component.

【0062】移流項データ計算部15は、非定常移流拡
散方程式中に含まれる移流項に対応した移流項データを
計算するように構成されており、積分データ計算部15
1より構成されている。
The advection term data calculator 15 is configured to calculate advection term data corresponding to the advection term included in the unsteady advection-diffusion equation.
1.

【0063】積分データ計算部151は、解析不安性を
示す移流項に積分を施したものを示す数式(12)の右
辺の面積積分を実行して積分値を領域の体積で割った値
を示す積分データを計算し、移流項による流体成分の密
度の時間変化を計算するように構成されている。例え
ば、図3に示すサンプル点Vにおける面積積分の計算
は、領域Ωの境界面積であるSΩに渡って行われる。な
お、積分データ計算部151は、各サンプル点につい
て、サンプル点Vで行ったように面積積分を実行す
る。
The integral data calculation section 151 executes the area integration on the right side of the equation (12), which is obtained by integrating the advection term indicating the analysis anxiety, and indicates the value obtained by dividing the integrated value by the volume of the region. It is configured to calculate integral data and calculate a temporal change of the density of the fluid component due to the advection term. For example, the calculation of the area integral at the sample point V 0 shown in FIG. 3 are performed over a S Omega boundary area of the region Omega. Incidentally, integrated data calculating unit 151, for each sample point, performing the area integral as we did in the sample point V 0.

【0064】このように計算することにより、解析不安
性を示す移流項を安定して計算することができる。
By calculating in this way, it is possible to stably calculate the advection term showing the analysis anxiety.

【0065】非移流項データ計算部16は、数式(9)
で示した方程式について、有限差分法を用いて移流項以
外の非移流項に対応した非移流項データを計算し、非移
流項による流体成分の密度の時間変化を計算するように
構成されている。非移流項データ計算部16は、すべて
のサンプル点における非移流項データの計算を行う。
The non-advection term data calculation section 16 calculates the equation (9)
Is configured to calculate non-convection term data corresponding to non-convection terms other than the advection term using the finite difference method for the equation shown in, and calculate the time change of the density of the fluid component due to the non-convection term . The non-convection term data calculation unit 16 calculates non-convection term data at all sample points.

【0066】このように計算することにより、簡易にま
た高速に計算することができる。
By performing the calculation as described above, the calculation can be performed easily and at a high speed.

【0067】次に、離散化データ計算部17は、移流項
データ計算部15で計算した積分データと非移流項デー
タ計算部16で計算した非移流項データを加算すること
により、離散化した流体成分の密度の時間変化を示す離
散化データを計算するように構成されている。離散化デ
ータ計算部17は、すべてのサンプル点における非移流
項データの計算を行う。
Next, the discretized data calculation unit 17 adds the integral data calculated by the advection term data calculation unit 15 and the non-convection term data calculated by the non-convection term data calculation unit 16 to obtain the discretized fluid. It is configured to calculate discretized data indicating a temporal change in the density of the component. The discretized data calculation unit 17 calculates non-convection term data at all sample points.

【0068】密度データ計算部18は、離散化データ計
算部17で計算した離散化データを使用し、数式(2)
に示した方程式に基づいて、流体成分の時刻t(iは
整数)おける密度を示す密度データを計算するように構
成されている。また、密度データ計算部18は、すべて
のサンプル点における密度データの計算を行う。
The density data calculator 18 uses the discretized data calculated by the discretized data calculator 17 and calculates
Is configured to calculate density data indicating the density of the fluid component at time t i (i is an integer) based on the equation shown in (1). The density data calculator 18 calculates density data at all sample points.

【0069】整合性判断部19は、上述した密度データ
計算部18で計算した密度データに基づいて計算した電
界データが上述した電界データ計算部13で計算した電
界データと整合性が取れるか判断するように構成されて
いる。
The consistency judging section 19 judges whether or not the electric field data calculated based on the density data calculated by the above-described density data calculating section 18 is compatible with the electric field data calculated by the above-described electric field data calculating section 13. It is configured as follows.

【0070】すなわち、密度データ計算部18で計算し
た密度データによって示される流体成分の密度分布は、
電荷密度の分布として電界データ計算部13の計算に影
響するため、密度データ計算部18や電界データ計算部
13などの各計算部の計算結果が相互に矛盾しないよう
に整合性を取るために、整合性判断部19が設けられて
いる。
That is, the density distribution of the fluid component indicated by the density data calculated by the density data calculation unit 18 is as follows:
Since the distribution of the charge density affects the calculation of the electric field data calculation unit 13, in order to obtain consistency so that the calculation results of the calculation units such as the density data calculation unit 18 and the electric field data calculation unit 13 do not contradict each other, A consistency determination unit 19 is provided.

【0071】次に、データ記憶部20は、上述した各計
算部で計算したデータを記憶するように構成されおり、
例えば、積分データ計算部15で計算した積分データを
記憶する積分データ記憶部201や非移流項データを記
憶する非移流項データ記憶部202などを含むように構
成されている。データ記憶部20は、例えばRAMなど
より構成される。
Next, the data storage unit 20 is configured to store the data calculated by each of the calculation units described above.
For example, it is configured to include an integration data storage unit 201 that stores the integration data calculated by the integration data calculation unit 15 and a non-advection term data storage unit 202 that stores the non-advection term data. The data storage unit 20 includes, for example, a RAM.

【0072】実施の形態における流体運動解析装置は、
上記のように構成されており、以下に動作及び作用につ
いて説明する。
The fluid motion analyzer according to the embodiment is
It is configured as described above, and the operation and action will be described below.

【0073】以下では、時刻tにおける流体成分の密
度より時刻tにおける流体成分の密度を解析する動作
について、図4と図5を参照しながら説明する。
[0073] In the following, the operation of analyzing the density of the fluid component at time t 1 than the density of the fluid component at time t 0, will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

【0074】まず、初期設定部11において初期設定が
なされると(S101)、表示セル101の内部空間に
対応する座標を設定し、座標の各点の位置を示すサンプ
ル点データを生成する。そして生成したサンプル点デー
タをデータ記憶部20に記憶する(S102)。
First, when initial setting is performed in the initial setting unit 11 (S101), coordinates corresponding to the internal space of the display cell 101 are set, and sample point data indicating the position of each point of the coordinates is generated. Then, the generated sample point data is stored in the data storage unit 20 (S102).

【0075】次に、電界データ計算部13において、各
サンプル点における電界を示す電界データが計算され、
計算された電界データは、データ記憶部20に記憶され
る(S103)。そして、パラメータ計算部14は、デ
ータ記憶部20に記憶された各サンプル点における電界
データを用いて、流体成分の速度など非定常移流拡散方
程式中の流体成分の密度以外のパラメータをサンプル点
毎に計算する。そして、計算したパラメータは、データ
記憶部20に記憶される(S104)。
Next, the electric field data calculator 13 calculates electric field data indicating the electric field at each sample point.
The calculated electric field data is stored in the data storage unit 20 (S103). Then, the parameter calculation unit 14 uses the electric field data at each sample point stored in the data storage unit 20 to calculate parameters such as the velocity of the fluid component other than the density of the fluid component in the unsteady advection-diffusion equation for each sample point. calculate. Then, the calculated parameters are stored in the data storage unit 20 (S104).

【0076】次に、積分データ計算部151は、数式
(12)で示した面積積分を実行し、積分値を領域の体
積で割った値を示す積分データをサンプル点毎に計算す
る(積分データ計算ステップ)(S105)。そして、
計算した積分データは、積分データ記憶部201に記憶
される(積分データ記憶ステップ)(S106)。
Next, the integral data calculation section 151 executes the area integration represented by the equation (12), and calculates, for each sample point, integral data indicating a value obtained by dividing the integral value by the volume of the region (integral data). Calculation step) (S105). And
The calculated integration data is stored in the integration data storage unit 201 (integration data storage step) (S106).

【0077】次に、非移流項データ計算部16におい
て、数式(9)に示した方程式に有限差分法を使用し
て、非移流項データがサンプル点毎に計算され(非移流
項データ計算ステップ)(S107)、計算された非移
流項データは、非移流項データ記憶部202に記憶され
る(非移流項データ記憶ステップ)(S108)。
Next, in the non-convection term data calculation unit 16, non-convection term data is calculated for each sample point using the finite difference method for the equation shown in Expression (9) (non-convection term data calculation step). ) (S107), the calculated non-convection term data is stored in the non-convection term data storage unit 202 (non-convection term data storage step) (S108).

【0078】そして、離散化データ計算部17は、積分
データ記憶部201に記憶されている積分データと非移
流項データ記憶部202に記憶されている非移流項デー
タを加算して、離散化した流体成分の密度の時間変化を
示す離散化データをサンプル点毎に計算する。そして、
計算した離散化データは、データ記憶部20に記憶され
る(S109)。
Then, the discretized data calculation section 17 adds the integral data stored in the integral data storage section 201 and the non-convection term data stored in the non-convection term data storage section 202 to discretize. Discrete data indicating the time change of the density of the fluid component is calculated for each sample point. And
The calculated discretized data is stored in the data storage unit 20 (S109).

【0079】次に、密度データ計算部18は、データ記
憶部20に記憶されている離散化データと時刻tにお
ける密度データを使用して、数式(2)より時刻t
おける密度を示す密度データをサンプル点毎に計算す
る。そして、計算した密度データは、データ記憶部20
に記憶される(S110)。
Next, using the discretized data stored in the data storage unit 20 and the density data at time t 0 , the density data calculation unit 18 calculates the density indicating the density at time t 1 from equation (2). Data is calculated for each sample point. Then, the calculated density data is stored in the data storage unit 20.
(S110).

【0080】そして、整合性判断部19は、密度データ
計算部18や電界データ計算部13などの各計算部によ
る計算結果が相互に矛盾するか判断する(S111)。
Then, the consistency judging unit 19 judges whether the calculation results obtained by the calculation units such as the density data calculation unit 18 and the electric field data calculation unit 13 are inconsistent with each other (S111).

【0081】矛盾する場合には、S103に戻り以下の
ステップを各計算部による計算結果が矛盾しなくなるま
で繰り返す。
If there is a contradiction, the process returns to S103 and the following steps are repeated until the calculation results by the respective calculation units no longer contradict.

【0082】一方、矛盾しない場合は、時刻tにおけ
る密度データが決定する。
[0082] On the other hand, if not contradictory, the density data are determined at time t 1.

【0083】そして、さらに時刻t以降における密度
データを計算する場合は、時刻tにおける密度データ
に基づいて、上述したステップS103以降の動作を繰
り返す。
[0083] When calculating the density data at further time t 2 later, on the basis of the density data at time t 1, repeating the steps S103 and subsequent operation described above.

【0084】このようにして、実施の形態のおける流体
運動解析装置は、特定条件下、非定常移流拡散方程式内
に解析を困難とする解析不安定性を示す項がある場合で
あっても、流体運動の解析を安定に行うことができると
ともに解析する際の計算量を低減することができる。し
たがって、計算対象とした表示セルの電気的特性などを
安定かつ簡易に調べることができる。
As described above, the fluid motion analysis apparatus according to the present embodiment can be used under the specific conditions, even when there is a term showing analysis instability that makes analysis difficult in the unsteady advection-diffusion equation. Motion analysis can be performed stably, and the amount of calculation required for analysis can be reduced. Therefore, it is possible to stably and easily check the electrical characteristics and the like of the display cell to be calculated.

【0085】本実施の形態のように、弱電離気体を対象
とした場合、計算条件によっては大きな歪電界が生じて
流体成分の速度の空間変動が大きくなる。このため、数
式(1)に示した非定常移流拡散方程式の解析に不安定
な計算方法を使用すると解析が困難になるが、実施の形
態の流体運動解析装置によれば、移流項を積分して計算
しているので、不安定性の主な要因である速度の一階微
分を含まず、安定して流体運動の解析を行うことができ
る。
When weakly ionized gas is used as in this embodiment, a large strain electric field is generated depending on the calculation conditions, and the spatial fluctuation of the velocity of the fluid component becomes large. For this reason, if an unstable calculation method is used to analyze the unsteady advection-diffusion equation shown in Expression (1), the analysis becomes difficult. However, according to the fluid motion analysis device of the embodiment, the advection term is integrated. Therefore, the fluid motion can be stably analyzed without including the first derivative of the velocity, which is the main cause of the instability.

【0086】また、実施の形態の流体運動解析装置によ
れば、移流項以外の非移流項の計算には、有限差分法を
用いて、サンプル点のデータのみを使うため、非移流項
の計算量は、有限体積法に比べて1割程度に低減され、
簡易に流体運動の解析を行うことができる。
According to the fluid motion analysis apparatus of the embodiment, the non-convection term other than the advection term is calculated using only the data at the sample points using the finite difference method. The amount is reduced to about 10% compared to the finite volume method,
Fluid motion analysis can be easily performed.

【0087】[0087]

【発明の効果】本発明によれば、特定条件下、非定常移
流拡散方程式内に解析を困難とする解析不安定性を示す
項がある場合であっても、流体運動の解析を安定に行う
ことができるとともに解析する際の計算量を低減するこ
とができる効果が得られる。
According to the present invention, it is possible to stably analyze the fluid motion even when there is a term showing analysis instability that makes analysis difficult in the unsteady advection-diffusion equation under specific conditions. And the effect of reducing the amount of calculation for analysis is obtained.

【0088】[0088]

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

【図1】 表示セルの外観を示した図である。FIG. 1 is a diagram showing the appearance of a display cell.

【図2】 表示セルの断面図を示した図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a display cell.

【図3】 計算領域を模式的に示した図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing a calculation area.

【図4】 実施の形態における流体運動解析装置の機能
構成を示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing a functional configuration of a fluid motion analysis device according to an embodiment.

【図5】 実施の形態における流体運動解析装置の動作
を示すフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart showing an operation of the fluid motion analysis device in the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 流体運動解析装置 11 初期設定部 12 サンプル点データ生成部 13 電界データ計算部 14 パラメータ計算部 15 移流項データ計算部 16 非移流項データ計算部 17 離散化データ計算部 18 密度データ計算部 19 整合性判断部 20 データ記憶部 151 積分データ計算部 201 積分データ記憶部 202 非移流項データ記憶部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fluid motion analysis apparatus 11 Initial setting part 12 Sample point data generation part 13 Electric field data calculation part 14 Parameter calculation part 15 Advection term data calculation part 16 Non-convection term data calculation part 17 Discretization data calculation part 18 Density data calculation part 19 Matching Sex determination unit 20 Data storage unit 151 Integration data calculation unit 201 Integration data storage unit 202 Non-advection term data storage unit

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Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 流体成分の密度の時間変化を記述する非
定常移流拡散方程式に基づいて流体運動を解析する流体
運動解析装置において、 上記非定常移流拡散方程式に含まれる一部の項であっ
て、解析を困難とする解析不安定性を示す解析不安定性
項を積分したものに基づいて積分データを計算する積分
データ計算部と、 上記積分データ計算部で計算した積分データを記憶する
積分データ記憶部と、上記積分データ記憶部に記憶され
ている積分データに基づいて、上記流体成分の密度の時
間変化を離散化した離散化データを計算する離散化デー
タ計算部とを備えることを特徴とする流体運動解析装
置。
1. A fluid motion analysis device for analyzing fluid motion based on an unsteady advection-diffusion equation describing a temporal change in the density of a fluid component, wherein a part of the terms included in the unsteady advection-diffusion equation An integration data calculation unit that calculates integration data based on an integration of an analysis instability term indicating analysis instability that makes analysis difficult; and an integration data storage unit that stores integration data calculated by the integration data calculation unit. And a discretization data calculation unit that calculates discretization data obtained by discretizing the time change of the density of the fluid component based on the integration data stored in the integration data storage unit. Motion analysis device.
【請求項2】 上記解析不安定性項は、上記非定常移流
拡散方程式に含まれる移流項であることを特徴とする請
求項1に記載の流体運動解析装置。
2. The fluid motion analysis device according to claim 1, wherein the analysis instability term is an advection term included in the unsteady advection-diffusion equation.
【請求項3】 上記流体運動解析装置は、さらに上記非
定常移流拡散方程式に含まれる移流項以外の項である非
移流項に有限差分法を使用して非移流項データを計算す
る非移流項データ計算部と、 上記非移流項データ計算部で計算した非移流項データを
記憶する非移流項データ記憶部とを備え、 上記離散化データ計算部は、上記積分データと上記非移
流項データ記憶部に記憶されている非移流項データに基
づいて、上記離散化データを計算することを特徴とする
請求項2に記載の流体運動解析装置。
3. The non-convection term for calculating non-convection term data using a finite difference method for a non-convection term other than the advection term included in the unsteady advection-diffusion equation. A non-convection term data storage unit that stores the non-convection term data calculated by the non-convection term data calculation unit, wherein the discretized data calculation unit stores the integral data and the non-convection term data storage The fluid motion analysis device according to claim 2, wherein the discretized data is calculated based on the non-convection term data stored in the section.
【請求項4】 流体成分の密度の時間変化を記述する非
定常移流拡散方程式に基づいて流体運動を解析する流体
運動解析方法において、 上記非定常移流拡散方程式に含まれる一部の項であっ
て、解析を困難とする解析不安定性を示す解析不安定性
項を積分したものに基づいて積分データを計算する積分
データ計算ステップと、 上記積分データ計算ステップで計算した積分データを記
憶する積分データ記憶ステップと、 上記積分データ記憶ステップにより記憶した積分データ
に基づいて、上記流体成分の密度の時間変化を離散化し
た離散化データを計算する離散化データ計算ステップと
を備えることを特徴とする流体運動解析方法。
4. A fluid motion analysis method for analyzing fluid motion based on an unsteady advection-diffusion equation that describes a temporal change in the density of a fluid component, wherein a part of terms included in the unsteady advection-diffusion equation An integration data calculation step of calculating integration data based on an integrated analysis instability term indicating analysis instability that makes analysis difficult; and an integration data storage step of storing integration data calculated in the integration data calculation step. And a discretization data calculation step of calculating discretization data obtained by discretizing the time change of the density of the fluid component based on the integration data stored in the integration data storage step. Method.
【請求項5】 上記解析不安定性項は、上記非定常移流
拡散方程式に含まれる移流項であることを特徴とする請
求項4に記載の流体運動解析方法。
5. The method according to claim 4, wherein the analysis instability term is an advection term included in the unsteady advection-diffusion equation.
【請求項6】 上記流体運動解析方法は、さらに上記非
定常移流拡散方程式に含まれる移流項以外の項である非
移流項に有限差分法を使用して非移流項データを計算す
る非移流項データ計算ステップと、 上記非移流項データ計算ステップで計算した非移流項デ
ータを記憶する非移流項データ記憶ステップとを備え、 上記離散化データ計算ステップは、上記積分データと上
記非移流項データ記憶ステップにより記憶した非移流項
データに基づいて、上記離散化データを計算することを
特徴とする請求項5に記載の流体運動解析方法。
6. The fluid motion analysis method further includes calculating a non-convection term data using a finite difference method for a non-convection term other than the advection term included in the unsteady advection-diffusion equation. A non-convection term data storage step for storing the non-convection term data calculated in the non-convection term data calculation step, wherein the discretized data calculation step includes the integration data and the non-convection term data storage 6. The fluid motion analysis method according to claim 5, wherein the discretized data is calculated based on the non-advection term data stored in the step.
【請求項7】 流体成分の密度の時間変化を記述する非
定常移流拡散方程式に基づいて流体運動を解析する流体
運動解析装置となるコンピュータに、 上記非定常移流拡散方程式に含まれる一部の項であっ
て、解析を困難とする解析不安定性を示す解析不安定性
項を積分したものに基づいて積分データを計算する積分
データ計算処理と、 上記積分データ計算処理で計算した積分データを記憶す
る積分データ記憶処理と、上記積分データ記憶処理によ
り記憶した積分データに基づいて、上記流体成分の密度
の時間変化を離散化した離散化データを計算する離散化
データ計算処理とを実行させるためのプログラムを記録
したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
7. A computer serving as a fluid motion analysis device for analyzing fluid motion based on an unsteady advection diffusion equation describing a time change of the density of a fluid component, wherein a computer includes a partial term included in the unsteady advection diffusion equation An integration data calculation process for calculating integration data based on an integration of an analysis instability term indicating analysis instability that makes analysis difficult; and an integration storing the integration data calculated in the integration data calculation process. A program for executing a data storage process and a discretized data calculation process of calculating discretized data obtained by discretizing the time change of the density of the fluid component based on the integral data stored by the integral data storage process is provided. A computer-readable recording medium that has been recorded.
【請求項8】 上記解析不安定性項は、上記非定常移流
拡散方程式に含まれる移流項であることを特徴とする請
求項7に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
8. The computer-readable recording medium according to claim 7, wherein the analysis instability term is an advection term included in the unsteady advection-diffusion equation.
【請求項9】 上記コンピュータ読み取り可能な記録媒
体は、さらに上記流体運動解析装置となるコンピュータ
に、上記非定常移流拡散方程式に含まれる移流項以外の
項である非移流項に有限差分法を使用して非移流項デー
タを計算する非移流項データ計算処理と、 上記非移流項データ計算処理で計算した非移流項データ
を記憶する非移流項データ記憶処理とを実行させるため
のプログラムを記憶し、 上記離散化データ計算処理は、上記積分データと上記非
移流項データ記憶処理により記憶した非移流項データに
基づいて、上記離散化データを計算することを特徴とす
る請求項8に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒
体。
9. The computer-readable recording medium further uses a finite difference method for a non-convection term other than an advection term included in the unsteady advection-diffusion equation in a computer serving as the fluid motion analysis apparatus. A non-convection term data calculation process for calculating the non-convection term data, and a non-convection term data storage process for storing the non-convection term data calculated in the non-convection term data calculation process. The computer according to claim 8, wherein the discretized data calculation process calculates the discretized data based on the integral data and the non-convection term data stored in the non-convection term data storage process. A readable recording medium.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100593819B1 (en) 2004-11-11 2006-06-28 한국건설기술연구원 1-D Numerical Method of Discontinuous Fluid Flow
KR100593822B1 (en) 2004-11-25 2006-06-28 한국건설기술연구원 One-Dimensional Numerical Analysis of Fluid Flows by the Upstream McCorem Method
US7103483B2 (en) 2003-12-26 2006-09-05 Honda Motor Co., Ltd Fluid analyzing apparatus, fluid analyzing method, and fluid analyzing program

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KR100593819B1 (en) 2004-11-11 2006-06-28 한국건설기술연구원 1-D Numerical Method of Discontinuous Fluid Flow
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