JP2005122354A - Particle behavior computation method and computer readable recording medium storing program for executing its method - Google Patents

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JP2005122354A JP2003354801A JP2003354801A JP2005122354A JP 2005122354 A JP2005122354 A JP 2005122354A JP 2003354801 A JP2003354801 A JP 2003354801A JP 2003354801 A JP2003354801 A JP 2003354801A JP 2005122354 A JP2005122354 A JP 2005122354A
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孝宏 渡邊
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a particle behavior computation method, which is a powder behavior computation method based on the discrete element method, and in which a powder behavior computation can be performed at high speed, especially when it is needed to consider two or more interactions between particles, for example, such as developer behavior in a two-component development system in electrophotography, where not only the contact between particles but also electrostatic and magnetic interaction have to be considered, and to provide a computer readable recording medium storing the program for executing the method. <P>SOLUTION: According to the particle behavior computation method, the magnitude of a small area in small area segmenting for selecting particles needed to perform computation of the distance between particles can properly be set in consideration of an effective distance of the interaction, after having determined the effective distance for every two or more interaction depending on the distance between particles, thereby enabling an effective particle behavior computation that is reduced in unnecessary distance computation. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は粒子挙動計算方法に関し、詳細には粉体間に働く複数の相互作用を考慮する必要のある粉体挙動、例えば電子写真式画像形成プロセスにおける現像プロセスでの二成分現像剤の挙動などの計算機シミュレーションに関する。   The present invention relates to a particle behavior calculation method, and in particular, a powder behavior that needs to consider a plurality of interactions between powders, such as a behavior of a two-component developer in a development process in an electrophotographic image forming process. It relates to computer simulation.

近年、粉体や粒体等の粒子の挙動シミュレーションについては、個別要素法あるいは離散粒子法と呼ばれる方法が普及されており、特にCundallらによって提案された個別要素法に基礎をおいた粒子挙動シミュレータを利用した粉体挙動解析が実施されるようになってきた。これは、コンピュータ性能が飛躍的に進歩し、従来のスーパーコンピュータと同等あるいはそれ以上の計算性能を有するコンピュータが、大量に、しかも安価に利用できるようになってきたことが背景として考えられる。   In recent years, particle behavior simulators based on the individual element method proposed by Cundall et al. Have been widely used for the behavior simulation of particles such as powder and granules. The behavior analysis of the powder using the method has been carried out. This is thought to be due to the dramatic improvement in computer performance and the availability of a large amount of computers having a computing performance equivalent to or higher than that of conventional supercomputers at a low cost.

一方、個別要素法に基づいた粒子挙動計算アルゴリズムでは、粒子数が多くなると、計算量が膨大になり、いくら計算機の性能が向上したとはいっても、実際の系と同等の粒子数での計算を実行することは困難な場合が多い。粉体挙動解析方法では、壁または角との接触判定の実施回数を軽減し、かつ角との接触での挙動を適切に処理する方法が重要である。また、相互作用は粒子間接触のみならず、静電気力や磁気相互作用を考慮しなければならない。   On the other hand, in the particle behavior calculation algorithm based on the distinct element method, the calculation amount becomes enormous as the number of particles increases, and the calculation with the same number of particles as in the actual system, even though the performance of the computer is improved. Is often difficult to implement. In the powder behavior analysis method, a method of reducing the number of times of performing contact determination with a wall or a corner and appropriately processing the behavior at the contact with the corner is important. Moreover, the interaction must consider not only the interparticle contact but also electrostatic force and magnetic interaction.

そこで、従来の粒子挙動シミュレーション方法として、特許文献1には、容器内粒子の混合攪拌に伴って粒子間又は粒子−容器壁面間に作用する付着力を、粒子表面及び容器壁面の表面粗さを用いて算出する方法が提案されている。また、特許文献1における計算対象として電子写真におけるキャリアとトナーからなる2成分現像方式の現像剤における帯電を考慮している。また、特許文献2には、接触力だけでなく磁気相互作用を考慮し、少なくとも2つの磁気搬送ローラ間の磁性粉体の受け渡しの挙動を、粒子要素法と磁場解析とを組み合わせて数値解析することによって磁性粉体の搬送量と磁性粉体の攪拌率を精度良く把握できる磁性粉体の挙動予測方法が提案されている。
特開2002−109445号公報 特開2003−195642号公報
Therefore, as a conventional particle behavior simulation method, Patent Document 1 discloses the adhesion force acting between particles or between a particle and a container wall surface with mixing and stirring of the particles in the container, and the surface roughness of the particle surface and the container wall surface. There has been proposed a method of calculating using this. In addition, as a calculation object in Patent Document 1, charging in a developer of a two-component development system including a carrier and a toner in electrophotography is considered. Further, Patent Document 2 considers not only contact force but also magnetic interaction, and numerically analyzes the behavior of magnetic powder delivery between at least two magnetic transport rollers by combining the particle element method and magnetic field analysis. Thus, a method for predicting the behavior of magnetic powder that can accurately grasp the amount of magnetic powder transported and the stirring rate of magnetic powder has been proposed.
JP 2002-109445 A JP 2003-195642 A

しかしながら、特許文献1は、計算速度の向上を考慮したものではなく、更に粒径の大きくことなる粒子(キャリアとトナー)の混合状態のシミュレーションであることに対して考慮されていない。また、特許文献2によれば、接触力だけでなく磁気相互作用を考慮した粉体挙動シミュレータに関わる計算方法については公知のものを利用しており、計算速度を向上させるような機能については考慮されていない。   However, Patent Document 1 does not consider the improvement of the calculation speed, and does not consider the simulation of the mixed state of particles (carrier and toner) having a larger particle size. According to Patent Document 2, a known calculation method is used for a powder behavior simulator that takes into account not only contact force but also magnetic interaction, and functions that improve calculation speed are considered. It has not been.

本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、個別要素法に基づいた粉体挙動計算方法であって、特に粒子間相互作用を複数考慮する必要のある、例えば電子写真における二成分現像方式における現像剤挙動のように、粒子間接触だけでなく、静電的及び磁気的相互作用を考慮しなければならない粉体挙動計算を高速に実施可能な粒体挙動計算方法及び該方法を実行するためのプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することを目的とする。   The present invention is for solving these problems, and is a powder behavior calculation method based on the individual element method, and in particular, it is necessary to consider a plurality of interactions between particles, for example, two components in electrophotography A particle behavior calculation method capable of performing powder behavior calculation at high speed that requires consideration of not only the contact between particles but also electrostatic and magnetic interactions, such as developer behavior in a development system, and the method An object of the present invention is to provide a computer-readable recording medium storing a program to be executed.

前記問題点を解決するために、本発明の粒子挙動計算方法によれば、粒子間に作用する相互作用毎の有効距離を定める有効距離設定工程と、相互作用の有効距離の最大値rmaxと最小値rminに応じて、小領域の大きさを定める小領域サイズ設定工程とを有している。よって、不要な距離計算の少ない、効率の良い粒子挙動計算を実施できる。   In order to solve the above problems, according to the particle behavior calculation method of the present invention, an effective distance setting step for determining an effective distance for each interaction acting between particles, a maximum value rmax and a minimum effective interaction distance A small region size setting step for determining the size of the small region in accordance with the value rmin. Therefore, efficient particle behavior calculation with less unnecessary distance calculation can be performed.

次に、本発明の粒子挙動計算方法によれば、計算領域における粒子の密度を算出する粒子密度算出工程と、粒子間に作用する相互作用毎の有効距離を定める有効距離設定工程と、相互作用の有効距離の最大値rmaxと最小値rminと粒子の密度に応じて、小領域の大きさを定める小領域サイズ設定工程とを有している。よって、不要な距離計算の少ない、効率の良い粒子挙動計算方法を実施できる。   Next, according to the particle behavior calculation method of the present invention, a particle density calculation step for calculating the density of particles in the calculation region, an effective distance setting step for determining an effective distance for each interaction acting between particles, and an interaction A small region size setting step for determining the size of the small region in accordance with the maximum value rmax and minimum value rmin of the effective distance and the density of the particles. Therefore, an efficient particle behavior calculation method with less unnecessary distance calculation can be implemented.

また、本発明の粒子挙動計算方法によれば、粒子間に作用する相互作用毎の有効距離を定める有効距離設定工程と、記計算領域の全体を複数の部分計算領域に分割する境界線あるいは境界面を定める計算領域分割工程と、部分計算領域毎に、相互作用の有効距離の最大値rmaxと最小値rminに応じて、小領域の大きさを定める小領域サイズ設定工程とを有している。よって、計算対象の不均一性に依存しない、効率の良い粒子挙動計算を実施できる。   In addition, according to the particle behavior calculation method of the present invention, an effective distance setting step for determining an effective distance for each interaction acting between particles, and a boundary line or boundary for dividing the entire calculation area into a plurality of partial calculation areas A calculation region dividing step for determining a surface, and a small region size setting step for determining the size of the small region according to the maximum value rmax and the minimum value rmin of the effective distance of interaction for each partial calculation region . Therefore, efficient particle behavior calculation that does not depend on the non-uniformity of the calculation target can be performed.

更に、本発明の粒子挙動計算方法によれば、計算領域における粒子の密度を算出する粒子密度算出工程と、粒子間に作用する相互作用毎の有効距離を定める有効距離設定工程と、計算領域の全体を複数の部分計算領域に分割する境界線あるいは境界面を定める計算領域分割工程と、部分計算領域毎に、相互作用の有効距離の最大値rmaxと最小値rminと前記粒子の密度に応じて、小領域の大きさを定める小領域サイズ設定工程とを有している。よって、計算対象の不均一性に依存しない、効率の良い粒子挙動計算を実施できる。   Furthermore, according to the particle behavior calculation method of the present invention, a particle density calculation step for calculating the density of particles in the calculation region, an effective distance setting step for determining an effective distance for each interaction acting between the particles, A calculation region dividing step for defining a boundary line or boundary surface that divides the whole into a plurality of partial calculation regions, and for each partial calculation region, depending on the maximum value rmax and minimum value rmin of the effective distance of interaction and the density of the particles And a small region size setting step for determining the size of the small region. Therefore, efficient particle behavior calculation that does not depend on the non-uniformity of the calculation target can be performed.

また、本発明の粒子挙動計算方法によれば、粒子間に作用する相互作用毎の有効距離を定める有効距離設定工程と、計算領域の全体を複数の部分計算領域に分割する境界線あるいは境界面を定める計算領域分割工程と、部分計算領域毎の粒子の密度を算出する粒子密度算出工程と、部分計算領域毎に、相互作用の有効距離の最大値rmaxと最小値rminと粒子の密度に応じて、小領域の大きさを定める小領域サイズ設定工程とを有している。よって、計算対象の不均一性に依存しない、効率の良い粒子挙動計算を実施できる。   Further, according to the particle behavior calculation method of the present invention, an effective distance setting step for determining an effective distance for each interaction acting between particles, and a boundary line or boundary surface that divides the entire calculation region into a plurality of partial calculation regions The calculation area dividing step for determining the particle density, the particle density calculation process for calculating the density of the particles for each partial calculation area, and the maximum effective distance rmax and the minimum value rmin for each partial calculation area according to the particle density And a small region size setting step for determining the size of the small region. Therefore, efficient particle behavior calculation that does not depend on the non-uniformity of the calculation target can be performed.

更に、本発明の粒子挙動計算方法によれば、計算領域の全体を複数の部分計算領域に分割する境界線あるいは境界面を定める計算領域分割工程と、部分計算領域毎に、粒子間に作用する相互作用毎の有効距離を定める有効距離設定工程と、部分計算領域毎に、相互作用の有効距離の最大値rmaxと最小値rminに応じて、小領域の大きさを定める小領域サイズ設定工程とを有している。よって、計算対象の不均一性に依存しない、効率の良い粒子挙動計算を実施できる。   Furthermore, according to the particle behavior calculation method of the present invention, a calculation region dividing step for defining a boundary line or a boundary surface that divides the entire calculation region into a plurality of partial calculation regions, and acts between particles for each partial calculation region. An effective distance setting step for determining an effective distance for each interaction, and a small region size setting step for determining the size of the small region according to the maximum value rmax and the minimum value rmin of the effective distance of interaction for each partial calculation region; have. Therefore, efficient particle behavior calculation that does not depend on the non-uniformity of the calculation target can be performed.

また、本発明の粒子挙動計算方法によれば、計算領域の全体を複数の部分計算領域に分割する境界線あるいは境界面を定める計算領域分割工程と、部分計算領域毎に、粒子間に作用する相互作用毎の有効距離を定める有効距離設定工程と、部分計算領域毎の粒子の密度を算出する粒子密度算出工程と、部分計算領域毎に、相互作用の有効距離の最大値rmaxと最小値rminと粒子の密度に応じて、小領域の大きさを定める小領域サイズ設定工程とを有している。よって、計算対象における粒子の分布状態、計算対象の不均一性に依存しない、効率の良い粒子挙動計算を実施できる。   In addition, according to the particle behavior calculation method of the present invention, a calculation region dividing step for defining a boundary line or a boundary surface that divides the entire calculation region into a plurality of partial calculation regions, and acts between particles for each partial calculation region. An effective distance setting step for determining an effective distance for each interaction, a particle density calculation step for calculating the density of particles for each partial calculation region, and a maximum value rmax and a minimum value rmin for the effective distance of interaction for each partial calculation region And a small region size setting step for determining the size of the small region in accordance with the density of the particles. Therefore, it is possible to perform efficient particle behavior calculation that does not depend on the distribution state of particles in the calculation target and the non-uniformity of the calculation target.

更に、本発明の粒子挙動計算方法によれば、計算領域の全体を複数の部分計算領域に分割する境界線あるいは境界面を定める計算領域分割工程と、各部分計算領域に含まれる粒子の個数を計数する粒子計数工程と、各部分計算領域に含まれる粒子の個数に応じて境界線もしくは境界面を修正して再度複数の部分計算領域に分割する計算領域再分割工程とを有している。よって、各部分計算領域毎の粒子の個数を均一になるように計算領域全体を分割することができ、より効率の良い粒子挙動計算を実施できる。   Furthermore, according to the particle behavior calculation method of the present invention, a calculation region dividing step for defining a boundary line or a boundary surface that divides the entire calculation region into a plurality of partial calculation regions, and the number of particles included in each partial calculation region are determined. There are a particle counting step for counting, and a calculation region re-division step for correcting the boundary line or boundary surface according to the number of particles included in each partial calculation region and dividing it again into a plurality of partial calculation regions. Therefore, the entire calculation region can be divided so that the number of particles in each partial calculation region is uniform, and more efficient particle behavior calculation can be performed.

また、小領域は、2次元の場合正方形、もしくは3次元の場合立方体であるので、各小領域に含まれる粒子のチェックが容易となる。更に、小領域の1辺の長さLを、相互作用の有効距離の最大値rmaxと最小値rminの関係がrmin≦L≦rmaxとなるように適切に設定することにより、不要な距離計算の少ない、効率の良い粒子挙動計算を実施できる。   In addition, since the small area is a square in the case of two dimensions or a cube in the case of three dimensions, it is easy to check the particles contained in each small area. In addition, by appropriately setting the length L of one side of the small region so that the relationship between the maximum value rmax and the minimum value rmin of the effective distance of interaction is rmin ≦ L ≦ rmax, unnecessary distance calculation can be performed. Fewer and efficient particle behavior calculations can be performed.

更に、小領域サイズ設定工程による部分計算領域毎の小領域の大きさを設定する演算手段を部分計算領域毎に割り当てる工程を含むことにより、また割り当てられた各演算手段による演算処理を並行して実行させることにより、より効率の良い粒子挙動計算を実施できる。   Furthermore, by including a step of assigning calculation means for setting the size of the small area for each partial calculation area in the small area size setting step for each partial calculation area, the calculation processing by the assigned calculation means is performed in parallel. By executing it, more efficient particle behavior calculation can be performed.

また、計算領域再分割工程は、各部分計算領域に含まれる粒子の個数及び/又は部分計算領域毎の各挙動計算に要する計算時間に応じて境界線もしくは境界面を修正して再度複数の部分計算領域に分割することにより、各部分計算領域の計算時間を同時に実行させることができ、より効率良く粒子挙動計算を実施することができる。   Further, the calculation area subdivision step corrects the boundary line or the boundary surface in accordance with the number of particles included in each partial calculation area and / or the calculation time required for each behavior calculation for each partial calculation area, and again includes a plurality of parts. By dividing the calculation area, the calculation time of each partial calculation area can be executed simultaneously, and the particle behavior can be calculated more efficiently.

更に、別の発明として、上記記載の粒子挙動計算方法を実行するためのプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に特徴がある。よって、既存のシステムを変えることなく、粒子挙動計算システムを汎用的に構築することができる。   Furthermore, as another invention, there is a feature in a computer-readable recording medium storing a program for executing the particle behavior calculation method described above. Therefore, a particle behavior calculation system can be constructed universally without changing an existing system.

本発明の粒子挙動計算方法によれば、粒子間距離に依存した複数の相互作用毎の有効距離を定めた後、粒子間距離計算を実施する必要のある粒子を選択するための小領域分割処理における小領域の大きさを相互作用の有効距離を考慮して適切に設定することができ、不要な距離計算の少ない、効率の良い粒子挙動計算を実施できる。   According to the particle behavior calculation method of the present invention, after determining the effective distance for each of the plurality of interactions depending on the interparticle distance, the small region division processing for selecting the particles that need to be subjected to the interparticle distance calculation. The size of the small region can be appropriately set in consideration of the effective distance of interaction, and efficient particle behavior calculation with less unnecessary distance calculation can be performed.

本発明の粒子挙動計算方法は、粒子間に作用する相互作用毎の有効距離を定め、相互作用の有効距離の最大値rmaxと最小値rminに応じて、粒子の挙動を計算する計算領域を多数に分割した小領域の大きさを定める。   The particle behavior calculation method of the present invention determines an effective distance for each interaction acting between particles, and has a large number of calculation areas for calculating the behavior of particles according to the maximum value rmax and minimum value rmin of the effective distance of interaction. The size of the small area divided into is determined.

はじめに、本発明が適用する個別要素法に基づく粒体挙動計算の原理について説明すると、この個別要素法とは粉体を形成する各粒子に作用する力を全て求め、その作用力による各粒子の運動方程式を逐次解くことで、粒体挙動を計算するものである。   First, the principle of particle behavior calculation based on the individual element method to which the present invention is applied will be described. This individual element method calculates all the forces acting on each particle forming the powder, The particle behavior is calculated by sequentially solving the equation of motion.

粒子に作用する力としては、重力のような外力の他、壁と粒子間の接触及び粒子間接触による接触力が考えられる。その力の大きさは、例えば図1に示すような接触モデルに従って計算される。図1の(a)は、法線方向に作用する接触力のモデルで、バネ11とダッシュポット12により構成され、作用力の大きさは、法線方向の速度と粒子の接触状態により決定される。   As the force acting on the particles, in addition to external force such as gravity, contact between the wall and the particles and contact force due to the contact between particles can be considered. The magnitude of the force is calculated according to a contact model as shown in FIG. FIG. 1 (a) is a model of a contact force acting in the normal direction, which is composed of a spring 11 and a dashpot 12. The magnitude of the action force is determined by the normal direction velocity and the contact state of particles. The

各粒子の接触状態を計算するためには、各粒子間の距離計算を実施する必要がある。全ての粒子間で距離計算を行うと、粒子数nの場合、n(n−1)/2回の距離計算が必要となり、粒子数nが大きくなると、その計算量は膨大なものとなってしまう。   In order to calculate the contact state of each particle, it is necessary to calculate the distance between each particle. When distance calculation is performed between all particles, n (n-1) / 2 distance calculations are required when the number of particles is n, and when the number n of particles increases, the amount of calculation becomes enormous. End up.

このような不具合を解消するために、従来からいろいろな方法が提案され、実施されている。その中で、一般的でかつ効率のよい手法として、次のような方法がある。その方法とは、計算対象領域を小領域に分割し、接触判定(距離計算)を実施する粒子を、着目する粒子のある小領域とその近傍の小領域内に存在する粒子に制限する方法である。この方法を図2に従って説明すると、図2において、着目粒子21を含む小領域24及びその周辺の8セルを含む領域25に含まれる粒子22を距離計算の対象粒子とする。それ以外の粒子23は、着目粒子21と接触する可能性はないので、距離計算を実施する必要はない。図2は、計算領域を2次元で考えているので、格子間隔Lを対象粒子の直径としたX1〜X5、Y1〜Y4で形成するメッシュ分割したセルを小領域としている。このような手法は、近傍セル法、グリッド法などと呼ばれる方法である。   In order to solve such problems, various methods have been proposed and implemented. Among them, there are the following methods as general and efficient methods. The method is a method in which the calculation target area is divided into small areas, and the particles for which the contact determination (distance calculation) is performed are limited to particles existing in the small area where the target particle is present and the small area in the vicinity thereof. is there. This method will be described with reference to FIG. 2. In FIG. 2, the particles 22 included in the small region 24 including the target particle 21 and the region 25 including the surrounding 8 cells are set as target particles for distance calculation. The other particles 23 do not need to perform distance calculation because there is no possibility of contact with the target particle 21. In FIG. 2, since the calculation area is considered in two dimensions, the mesh-divided cells formed by X1 to X5 and Y1 to Y4 with the lattice interval L as the diameter of the target particle are set as small areas. Such a method is a method called a neighborhood cell method or a grid method.

一方、電子写真における現像剤挙動の計算を実施する場合、上記のような粒子間接触による作用力のほかに、静電的な作用力や磁気的な作用力を考慮する必要がある。図3では、電荷量Q1、Q2をそれぞれ持った2つの粒子31、32が距離rの位置にある場合を示している。2つの粒子31,32は接触していないが、下記の式で示すようなクーロン力が作用する。   On the other hand, when calculating the developer behavior in electrophotography, it is necessary to consider an electrostatic force or a magnetic force in addition to the force due to the contact between particles as described above. FIG. 3 shows a case where two particles 31 and 32 having charge amounts Q1 and Q2, respectively, are at a distance r. Although the two particles 31 and 32 are not in contact with each other, a Coulomb force as shown by the following formula acts.

|F1|=|F2|=Q1・Q2/4πε | F1 | = | F2 | = Q1 · Q2 / 4πε 0 r 2

従って、静電的な作用力など、接触力以外の粒子間相互作用を考慮した粒子挙動計算を実施する場合には、上述した近傍セル法のように、メッシュ間隔Lを粒子間隔程度にする方法では不具合が生じる。   Therefore, in the case of performing particle behavior calculation in consideration of interaction between particles other than contact force such as electrostatic acting force, a method of setting the mesh interval L to about the particle interval as in the neighborhood cell method described above. Then there is a problem.

図4は、例えば上記式の粒子間距離rに対して、有効距離を定め、その値をメッシュ間隔Lとした場合である。着目粒子41を含むセル42とその近傍8セルの領域43内の粒子のみ距離計算の対象とし、それ以外の粒子44等は、距離計算を行う必要はない。これは、領域43の外部にある粒子44と着目粒子41との距離は、常に静電力の有効距離より大きくなるためである。   FIG. 4 shows a case where, for example, an effective distance is determined for the interparticle distance r in the above equation, and the value is set as the mesh interval L. Only the particles in the cell 42 including the particle 41 of interest and the region 43 of the neighboring eight cells are subject to distance calculation, and the other particles 44 and the like do not need to perform distance calculation. This is because the distance between the particle 44 outside the region 43 and the target particle 41 is always larger than the effective distance of the electrostatic force.

ここで、静電的相互作用の有効距離を粒子直径dの8倍とすることを考える。このとき、近傍セル法においてメッシュ間隔LをL=dとした場合、接触相互作用のみ考慮する場合には、9セルを探索すれば十分であるが、静電相互作用(有効距離8dとして)を考慮する場合には、2次元の場合で289セル(17×17)、3次元の場合だと4、913セル(17×17×17)に含まれる粒子との距離計算を実施する必要があり、その探索が必要なセル数の増加がメモリを圧迫し、計算時間を増大させる原因となってしまう場合がある。   Here, consider that the effective distance of the electrostatic interaction is 8 times the particle diameter d. At this time, when the mesh interval L is set to L = d in the neighborhood cell method, it is sufficient to search for 9 cells when considering only the contact interaction, but the electrostatic interaction (as the effective distance 8d) is performed. When considering, it is necessary to calculate the distance between the particles contained in 289 cells (17 × 17) in the two-dimensional case and 4,913 cells (17 × 17 × 17) in the three-dimensional case. In some cases, the increase in the number of cells that need to be searched may press the memory and increase the calculation time.

一方、L=8dと静電的相互作用の有効距離に一致させた場合では、探索するセル数は、図4に示すように、2次元の場合で9セル、3次元の場合でも27セルでよい。この場合では、セル探索が負担にはならないが、距離計算対象粒子の探索領域面積Sは、2次元の場合で、S=3L×3L=24d×24dとなる。L=dの場合では、S=17L×17L=17d×17dであり、探索領域が大きくなるため、無駄な距離計算が多く発生してしまう。特に、粒子密度が高い場合には不要な距離計算が増加し、これが計算時間を増大させることになる。全体的な粒子密度が低くとも、粒子が局在する場合なども考えられ、メッシュ間隔Lの最適設定はその計算対象である粒子の存在状態に強く依存するが、少なくとも、粒径d、静電的相互作用の有効距離を粒径の8倍と設定する場合で、小領域を等間隔のメッシュ分割によるセルとすれば、メッシュ間隔Lはd≦L≦8dの範囲に最適値があることになる。よって、上記のように粒子間距離に依存した複数の相互作用が存在する場合の小領域の大きさ(上記ではメッシュ間隔L)の設定方法を相互作用の有効距離の最小値と最大値(上記では、dと8d)に応じて定める。また、小領域を等間隔のメッシュにより形成する場合において、そのメッシュ間隔Lを相互作用の有効距離の最小値rminと最大値rmaxとの中間値としてd≦L≦8dとなるように定める。   On the other hand, when L = 8d and the effective distance of the electrostatic interaction are matched, the number of cells to be searched is 9 cells in the two-dimensional case and 27 cells in the three-dimensional case as shown in FIG. Good. In this case, the cell search is not a burden, but the search region area S of the distance calculation target particle is S = 3L × 3L = 24d × 24d in the two-dimensional case. In the case of L = d, since S = 17L × 17L = 17d × 17d and the search area becomes large, a lot of useless distance calculation occurs. In particular, when the particle density is high, unnecessary distance calculation increases, which increases the calculation time. Even if the overall particle density is low, it is conceivable that the particles are localized, and the optimal setting of the mesh interval L strongly depends on the existence state of the particle to be calculated, but at least the particle size d, electrostatic If the effective distance of the dynamic interaction is set to 8 times the particle size, and the small region is a cell by equally divided mesh, the mesh interval L has an optimum value in the range of d ≦ L ≦ 8d Become. Therefore, the method of setting the size of the small region (mesh spacing L in the above case) when there are a plurality of interactions depending on the distance between the particles as described above is the minimum value and the maximum value of the effective distance of the interaction (described above Then, it is determined according to d and 8d). Further, in the case where the small regions are formed by meshes of equal intervals, the mesh interval L is determined to be d ≦ L ≦ 8d as an intermediate value between the minimum value rmin and the maximum value rmax of the effective distance of interaction.

ここで、従来の近傍セル法による接触による相互作用のみを考慮した粒子挙動計算処理の処理フローを図5に示す。同図において、先ず計算に必要な各種物理パラメータや粒子の初期配置などの計算条件を読み込み(ステップS101)、次にメッシュを生成し(ステップS102)、セル内に存在する粒子をチェックする(ステップS103)。着目粒子との接触判定の候補として、着目している粒子の存在するセルの近傍セル内の粒子を選定し(ステップS104)、各粒子に作用する接触力を算出・積算する(ステップS105)。ステップ106では、全粒子の計算の終了をチェックし、終了していない場合(ステップS106;NO)、ステップS104に戻り、終了していれば(ステップS106;YES)、各粒子の運動方程式を解き、加速度、速度及び変位を計算し(ステップS107)、それぞれの粒子位置を更新する(ステップS108)。ステップS109では、最終時間ステップであるかどうかをチェックし、最終時間ステップに達していれば(ステップS109;YES)計算を終了し、それ以外は(ステップS109;NO)、時間ステップを更新し(ステップS110)、セル内の粒子チェックのステップS103に戻る。   Here, FIG. 5 shows a processing flow of the particle behavior calculation processing considering only the interaction by the contact by the conventional neighborhood cell method. In the figure, first, calculation conditions such as various physical parameters necessary for calculation and initial arrangement of particles are read (Step S101), then a mesh is generated (Step S102), and particles existing in the cell are checked (Step S101). S103). As a candidate for contact determination with the target particle, a particle in a cell in the vicinity of the cell where the target particle exists is selected (step S104), and the contact force acting on each particle is calculated and integrated (step S105). In step 106, the completion of calculation of all particles is checked. If not completed (step S106; NO), the process returns to step S104. If completed (step S106; YES), the equation of motion of each particle is solved. Then, acceleration, velocity and displacement are calculated (step S107), and the respective particle positions are updated (step S108). In step S109, it is checked whether or not it is the final time step. If the final time step has been reached (step S109; YES), the calculation is terminated. Otherwise (step S109; NO), the time step is updated ( In step S110), the process returns to step S103 for checking the particles in the cell.

図6は本発明の第1の実施例に係る粒子挙動計算処理を示すフローチャートである。同図において、小領域は、等間隔のメッシュ分割により、2次元の場合では正方形、3次元の場合では、立法体とした。同図において、先ず計算に必要な各種物理パラメータや粒子の初期配置などの計算条件を読み込み(ステップS201)、次に相互作用の有効距離を設定し(ステップS202)、メッシュサイズLを設定する(ステップS203)。次に、メッシュを生成し(ステップS204)、セル内に存在する粒子をチェックする(ステップS205)。着目粒子との接触判定の候補として、着目している粒子の存在するセルの近傍セル内の粒子を選定し(ステップS206)、各粒子に作用する接触力を算出・積算する(ステップS207)。ステップ208では、全粒子の計算の終了をチェックし、終了していない場合(ステップS208;NO)、ステップS206に戻り、終了していれば(ステップS208;YES)、各粒子の運動方程式を解き、加速度、速度及び変位を計算し(ステップS209)、それぞれの粒子位置を更新する(ステップS210)。ステップS211では、最終時間ステップであるかどうかをチェックし、最終時間ステップに達していれば(ステップS211;YES)計算を終了し、それ以外は(ステップS211;NO)、時間ステップを更新し(ステップS212)、セル内の粒子チェックのステップS205に戻る。   FIG. 6 is a flowchart showing a particle behavior calculation process according to the first embodiment of the present invention. In the figure, the small regions are squared in the case of two dimensions and are legitimate in the case of three dimensions by equally divided mesh division. In the figure, first, calculation conditions such as various physical parameters necessary for calculation and initial arrangement of particles are read (step S201), then an effective distance of interaction is set (step S202), and a mesh size L is set (step S202). Step S203). Next, a mesh is generated (step S204), and particles present in the cell are checked (step S205). As a candidate for contact determination with the target particle, a particle in a cell near the cell where the target particle exists is selected (step S206), and the contact force acting on each particle is calculated and integrated (step S207). In step 208, the completion of calculation of all particles is checked. If not completed (step S208; NO), the process returns to step S206, and if completed (step S208; YES), the equation of motion of each particle is solved. Then, acceleration, velocity and displacement are calculated (step S209), and the respective particle positions are updated (step S210). In step S211, it is checked whether or not it is the final time step. If the final time step has been reached (step S211; YES), the calculation is terminated. Otherwise (step S211; NO), the time step is updated ( In step S212, the process returns to step S205 for checking the particles in the cell.

このように、図5に示した従来の処理と異なるステップは、ステップS202における相互作用の有効距離を設定することと、ステップS203でのメッシュサイズLを設定することである。このように、相互作用の有効距離を設定したのちに、メッシュサイズLを設定することで、相互作用有効距離を考慮してメッシュサイズLを設定することが可能となっている。また、相互作用の有効距離は、接触では計算対象である粒子の最大粒子径であり、静電相互作用のように、数式上は無限遠方まで作用する場合には、必要に応じてカットオフ距離を設定して、それを有効距離とする方法などが最も単純な方法として考えられる。この有効距離の設定方法については、計算対象あるいは解析の目的などに応じて適切に定めるべきものであり、本発明においては、有効距離の設定方法を制限するものではない。また、図5のステップS105での接触力算出が、図6では相互作用力算出(ステップS207)となっており、接触力に限らず、複数の相互作用の計算を全て実施している。なお、計算対象領域を2次元の場合には正方形に、3次元の場合には立方体の小領域に分割することにより、粒子が存在する小領域を容易に見出すことができ、かつ相互作用の有効距離と小領域の大きさを定める値として正方形もしくは立法体の一辺の長さをメッシュサイズLとして明確に関連付けることができる。   As described above, the steps different from the conventional processing shown in FIG. 5 are to set the effective distance of interaction in step S202 and to set the mesh size L in step S203. Thus, after setting the effective distance of interaction, the mesh size L can be set in consideration of the effective interaction distance by setting the mesh size L. The effective distance of the interaction is the maximum particle size of the particle to be calculated in contact, and when acting up to infinity in the mathematical expression like electrostatic interaction, the cut-off distance is necessary if necessary. The simplest method can be considered as a method for setting the value to be an effective distance. The effective distance setting method should be appropriately determined according to the calculation object or the purpose of the analysis. In the present invention, the effective distance setting method is not limited. Further, the calculation of the contact force in step S105 in FIG. 5 is the interaction force calculation (step S207) in FIG. 6, and not only the contact force but also calculation of a plurality of interactions is performed. In addition, by dividing the calculation target area into a square in the case of two dimensions and a cubic small area in the case of three dimensions, it is possible to easily find a small area where particles are present and to have an effective interaction. As a value for determining the distance and the size of the small region, the length of one side of the square or the legislature can be clearly associated as the mesh size L.

図7は本発明の第2の実施例に係る粒子挙動計算処理を示すフローチャートである。図6の処理フローとほぼ同じであるが、ステップS302のような粒子密度算出処理が追加されている。すなわち、ステップS305でのメッシュサイズLを設定する前に、ステップS302での粒子密度算出処理と、ステップS303での相互作用の有効距離設定処理を実施するため、粒子の密集度並びに相互作用の有効距離の最小値と最大値を考慮してメッシュサイズLを定めることができるような計算フローとなっているので、より最適なメッシュサイズLが得られる。なお、本実施例では、粒子密度を算出しているが、粒子の密集度を表すものであれば、粒子密度の算出以外の値を用いてもよい。   FIG. 7 is a flowchart showing a particle behavior calculation process according to the second embodiment of the present invention. Although it is substantially the same as the processing flow of FIG. 6, the particle density calculation process like step S302 is added. That is, before setting the mesh size L in step S305, the particle density calculation process in step S302 and the effective distance setting process for interaction in step S303 are performed. Since the calculation flow is such that the mesh size L can be determined in consideration of the minimum value and the maximum value of the distance, a more optimal mesh size L can be obtained. In this embodiment, the particle density is calculated. However, any value other than the calculation of the particle density may be used as long as the particle density is expressed.

計算対象として、磁場中に置かれた磁性粒子、例えば電子写真における2成分現像剤などを考える場合、磁気的な相互作用によって、図8に示すように磁石81を配置している近傍に粒子が局在するような状況が想定される。このような場合、磁石8の近傍とそれ以外とでは、メッシュサイズを変更した法がより効果的であることがある。そのような場合において、領域を分割した処理が効果的である。   When a magnetic particle placed in a magnetic field, for example, a two-component developer in electrophotography, is considered as an object of calculation, the particle is located in the vicinity where the magnet 81 is arranged as shown in FIG. A localized situation is assumed. In such a case, the method in which the mesh size is changed may be more effective between the vicinity of the magnet 8 and the others. In such a case, the process of dividing the area is effective.

なお、計算対象領域を2次元の場合には正方形に、3次元の場合には立方体の小領域に分割することにより、粒子が存在する小領域を容易に見出すことができ、かつ相互作用の有効距離と小領域の大きさを定める値として正方形もしくは立法体の一辺の長さをメッシュサイズLとして明確に関連付けることができる。   In addition, by dividing the calculation target area into a square in the case of two dimensions and a cubic small area in the case of three dimensions, it is possible to easily find a small area where particles are present and to have an effective interaction. As a value for determining the distance and the size of the small region, the length of one side of the square or the legislature can be clearly associated as the mesh size L.

図9は本発明の第3の実施例に係る粒子挙動計算処理を示すフローチャートである。本実施例は、上記の第1、第2の実施例における計算領域内でその粒子分布が局在している場合などに効果的な処理が可能なように計算領域を複数に分割して処理する方法を提供するものである。同図において、先ず計算に必要な各種物理パラメータや粒子の初期配置などの計算条件を読み込み(ステップS401)、次に相互作用の有効距離を設定する(ステップS402)。次に、計算領域を2つの領域に分割する境界線(2次元の場合)あるいは境界面(3次元の場合)を定め、計算領域Aと計算領域Bとに分割する(ステップS403)。引き続いて、分割した計算領域毎に、後述する粒子挙動の計算を実施する(ステップS404、S405)。そして、時間ステップをチェックし(ステップS406)、最終時間ステップであれば(ステップS406;YES)計算を終了し、それ以外であれば(ステップS406;NO)時間ステップを更新し(ステップS407)、最初の粒子挙動計算のステップS404に戻る。   FIG. 9 is a flowchart showing a particle behavior calculation process according to the third embodiment of the present invention. In this embodiment, the calculation area is divided into a plurality of processes so that effective processing is possible when the particle distribution is localized in the calculation areas in the first and second embodiments. It provides a way to In the figure, first, calculation conditions such as various physical parameters necessary for calculation and initial arrangement of particles are read (step S401), and then an effective distance of interaction is set (step S402). Next, a boundary line (in the case of two dimensions) or a boundary surface (in the case of three dimensions) for dividing the calculation area into two areas is determined, and the calculation area is divided into the calculation area A and the calculation area B (step S403). Subsequently, particle behavior calculation described later is performed for each divided calculation region (steps S404 and S405). Then, the time step is checked (step S406), and if it is the final time step (step S406; YES), the calculation is terminated, otherwise (step S406; NO), the time step is updated (step S407). The process returns to step S404 of the first particle behavior calculation.

ここで、図9での分割した領域での粒子挙動計算処理を図10のフローチャートに従って説明すると、先ず部分計算領域内でのメッシュサイズLを設定し(ステップS501)、それに応じたメッシュを生成する(ステップS502)。これによって、領域を分割しているのでそれぞれに応じた適切なメッシュサイズを設定可能となる。引き続き、セル内の粒子をチェックし(ステップS503)着目粒子との距離算出候補を選定し(ステップS504)、相互作用を算出・積算する(ステップS505)。次に、部分計算領域内における全粒子の計算終了の確認を実施し(ステップS506)、全粒子の計算が終了していなければ(ステップS506;NO)、ステップS504に戻る。全粒子の作用力計算が終了していれば(ステップS506;YES)、その作用力から各粒子の運動方程式を解き、加速度・速度及び変位を求め(ステップS507)、部分計算領域内の各粒子の位置を更新する(ステップS508)。   Here, the particle behavior calculation processing in the divided area in FIG. 9 will be described according to the flowchart in FIG. 10. First, the mesh size L in the partial calculation area is set (step S 501), and a mesh corresponding thereto is generated. (Step S502). Thereby, since the area is divided, it is possible to set an appropriate mesh size according to each. Subsequently, the particles in the cell are checked (step S503), distance calculation candidates for the target particle are selected (step S504), and the interactions are calculated and integrated (step S505). Next, confirmation of completion of calculation of all particles in the partial calculation region is performed (step S506). If calculation of all particles is not completed (step S506; NO), the process returns to step S504. If the calculation of the acting force of all particles has been completed (step S506; YES), the equation of motion of each particle is solved from the acting force to obtain acceleration / velocity and displacement (step S507), and each particle in the partial calculation region is obtained. Is updated (step S508).

よって、第3の実施例によれば、粒子の局在など、局所的な状態の変化による影響を回避し、分割された部分領域毎に最適なメッシュサイズLを定めることが可能となる。なお、粒子の局在等がある場合に限るものではなく、粒子分布が均一な場合であってもよい。また、計算対象領域を2次元の場合には正方形に、3次元の場合には立方体の小領域に分割することにより、粒子が存在する小領域を容易に見出すことができ、かつ相互作用の有効距離と小領域の大きさを定める値として正方形もしくは立法体の一辺の長さをメッシュサイズLとして明確に関連付けることができる。   Therefore, according to the third embodiment, it is possible to avoid the influence of local state changes such as the localization of particles, and to determine the optimum mesh size L for each divided partial region. Note that the present invention is not limited to the case where the particles are localized, but may be a case where the particle distribution is uniform. In addition, by dividing the calculation target area into a square in the case of two dimensions and a cubic small area in the case of three dimensions, it is possible to easily find a small area where particles are present and to have an effective interaction. As a value for determining the distance and the size of the small region, the length of one side of the square or the legislature can be clearly associated as the mesh size L.

図11は本発明の第4の実施例に係る粒子挙動計算処理を示すフローチャートである。図11は、図9とほぼ同じ処理フローであるが、粒子密度算出(ステップS602)が追加されている。ステップS605,S606における、分割された領域での粒子挙動計算の処理は図9の第3の実施例と同じく、図10の処理と同じである。本実施例において、ステップS602で部分計算領域内メッシュサイズL設定に先立って粒子密度が算出されているので、粒子の密集度に応じてメッシュサイズLを適切に設定することができる。他のステップの動作については、第3の実施例として示した図9と同様なので、ここでは説明を省略する。   FIG. 11 is a flowchart showing a particle behavior calculation process according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 11 shows a process flow substantially the same as that in FIG. 9 except that particle density calculation (step S602) is added. The particle behavior calculation processing in the divided areas in steps S605 and S606 is the same as the processing in FIG. 10 as in the third embodiment in FIG. In this embodiment, since the particle density is calculated prior to setting the mesh size L in the partial calculation region in step S602, the mesh size L can be set appropriately according to the density of particles. The operation of the other steps is the same as that of FIG. 9 shown as the third embodiment, and the description is omitted here.

なお、計算対象領域を2次元の場合には正方形に、3次元の場合には立方体の小領域に分割することにより、粒子が存在する小領域を容易に見出すことができ、かつ相互作用の有効距離と小領域の大きさを定める値として正方形もしくは立法体の一辺の長さをメッシュサイズLとして明確に関連付けることができる。   In addition, by dividing the calculation target area into a square in the case of two dimensions and a cubic small area in the case of three dimensions, it is possible to easily find a small area where particles are present and to have an effective interaction. As a value for determining the distance and the size of the small region, the length of one side of the square or the legislature can be clearly associated as the mesh size L.

次に、図12は分割した領域での別の粒子挙動計算処理を示すフローチャートである。同図に示す分割した領域での粒子挙動計算処理では、ステップS701で部分計算領域内の粒子密度を算出して、メッシュサイズLを設定された相互作用の有効距離と部分計算領域内の粒子の密集度に応じて設定することができる。これによって、より最適なメッシュサイズLを定めることができる。なお、それ以降の処理(ステップS702〜S709)は、図10の処理(ステップS501〜S508)と同一であるので説明を省略する。   Next, FIG. 12 is a flowchart showing another particle behavior calculation process in the divided area. In the particle behavior calculation process in the divided area shown in the figure, the particle density in the partial calculation area is calculated in step S701, and the effective distance of the interaction in which the mesh size L is set and the particles in the partial calculation area are calculated. It can be set according to the density. As a result, a more optimal mesh size L can be determined. Since the subsequent processing (steps S702 to S709) is the same as the processing (steps S501 to S508) in FIG. 10, the description thereof is omitted.

なお、計算対象領域を2次元の場合には正方形に、3次元の場合には立方体の小領域に分割することにより、粒子が存在する小領域を容易に見出すことができ、かつ相互作用の有効距離と小領域の大きさを定める値として正方形もしくは立法体の一辺の長さをメッシュサイズLとして明確に関連付けることができる。   In addition, by dividing the calculation target area into a square in the case of two dimensions and a cubic small area in the case of three dimensions, it is possible to easily find a small area where particles are present and to have an effective interaction. As a value for determining the distance and the size of the small region, the length of one side of the square or the legislature can be clearly associated as the mesh size L.

また、図13は分割した領域での更に別の粒子挙動計算処理を示すフローチャートである。同図に示す分割した領域での粒子挙動計算処理では、ステップS801で部分計算領域内における相互作用の有効距離を設定する。これによって分割された領域毎の状態(粒子の配置や磁場の強弱や電荷の有無等)に応じた相互作用有効距離が設定でき、計算領域全体の状態が均質でない場合でも適切な相互作用距離が設定できる。次に、部分計算領域内のメッシュサイズLを定め(ステップS802)メッシュを生成する(ステップS803)。メッシュ生成前に部分領域に適した相互作用の有効距離を定め、それに応じたメッシュサイズLが定められているので、部分領域の粒子挙動計算に最適なメッシュが生成されることになる。続いて、セル内の粒子をチェックする(ステップS804)から着目粒子と距離計算対象粒子選定を設定し(ステップS805)、各粒子間距離に応じた相互作用力(接触している場合、接触力も含む)を算出し、各粒子毎の作用力を積算する(ステップS806)。次に、部分計算領域内全ての粒子計算が完了していることを確認する(ステップS807)。すなわち、部分計算領域内の全ての粒子計算が完了していれば(ステップS807;YES)、各粒子の運動方程式を解き、加速度、速度及び変位を求め(ステップS808)、そうでない場合には(ステップS807;YES)、ステップS805の着目粒子と距離計算対象粒子選定に戻る。ステップS808で変位が求めた後、ステップS809にて部分領域内の各粒子の位置を更新する。   FIG. 13 is a flowchart showing still another particle behavior calculation process in the divided area. In the particle behavior calculation process in the divided area shown in the figure, the effective distance of interaction in the partial calculation area is set in step S801. This makes it possible to set the effective interaction distance according to the state of each divided region (particle arrangement, magnetic field strength, presence / absence of electric charge, etc.). Can be set. Next, the mesh size L in the partial calculation area is determined (step S802), and a mesh is generated (step S803). The effective distance of interaction suitable for the partial region is determined before the mesh generation, and the mesh size L corresponding to the effective distance is determined. Therefore, an optimal mesh for calculating the particle behavior of the partial region is generated. Subsequently, the particle in the cell is checked (step S804), and the target particle and the distance calculation target particle selection are set (step S805). The interaction force corresponding to the distance between the particles (if contacted, the contact force is also And the acting force for each particle is integrated (step S806). Next, it is confirmed that all the particle calculations in the partial calculation area are completed (step S807). That is, if calculation of all particles in the partial calculation region is completed (step S807; YES), the equation of motion of each particle is solved to obtain acceleration, velocity, and displacement (step S808). Step S807; YES), the process returns to the selection of target particle and distance calculation target particle in Step S805. After the displacement is obtained in step S808, the position of each particle in the partial region is updated in step S809.

なお、計算対象領域を2次元の場合には正方形に、3次元の場合には立方体の小領域に分割することにより、粒子が存在する小領域を容易に見出すことができ、かつ相互作用の有効距離と小領域の大きさを定める値として正方形もしくは立法体の一辺の長さをメッシュサイズLとして明確に関連付けることができる。   In addition, by dividing the calculation target area into a square in the case of two dimensions and a cubic small area in the case of three dimensions, it is possible to easily find a small area where particles are present and to have an effective interaction. As a value for determining the distance and the size of the small region, the length of one side of the square or the legislature can be clearly associated as the mesh size L.

更に、図14は更に別の分割した領域での粒子挙動計算処理を示すフローチャートである。同図において、先ず部分計算領域内における粒子密度を算出し(ステップS901)、次に相互作用の有効距離を設定する(ステップS902)。その後に部分計算領域内のメッシュサイズLを定め(ステップS903)、メッシュを生成している(ステップS904)。このように、メッシュ生成前に部分領域に適した相互作用の有効距離を部分計算領域内の粒子密度や部分計算領域の状況に応じて適切に定められた相互作用の有効距離からメッシュサイズLを定めているので、部分領域の粒子挙動計算に最適なメッシュが生成されることになる。続いて、セル内の粒子をチェックし(ステップS905)、着目粒子と距離計算対象粒子選定を設定し(ステップS906)、各粒子間距離に応じた相互作用力(接触している場合、接触力も含む)を算出し、各粒子毎の作用力を積算する(ステップS907)。次に、部分計算領域内全ての粒子計算が完了していることを確認する(ステップS908)。すなわち、部分計算領域内の全ての粒子計算が完了していれば(ステップS908;YES)、各粒子の運動方程式を解き、加速度、速度及び変位を求め(ステップS909)、そうでない場合には(ステップS908;NO)、ステップS905の着目粒子と距離計算対象粒子選定に戻る。そして、ステップS909で変位が求めた後、ステップS910にて部分領域内の各粒子の位置を更新する。   Further, FIG. 14 is a flowchart showing a particle behavior calculation process in yet another divided region. In the figure, first, the particle density in the partial calculation region is calculated (step S901), and then the effective distance of interaction is set (step S902). Thereafter, the mesh size L in the partial calculation area is determined (step S903), and a mesh is generated (step S904). In this way, the effective distance of the interaction suitable for the partial area is determined from the effective distance of the interaction appropriately determined according to the particle density in the partial calculation area and the situation of the partial calculation area before mesh generation. As a result, an optimum mesh is generated for calculating the particle behavior of the partial region. Subsequently, the particles in the cell are checked (step S905), the target particle and the distance calculation target particle selection are set (step S906), and the interaction force according to the distance between each particle (if contacted, the contact force is also And the acting force for each particle is integrated (step S907). Next, it is confirmed that calculation of all particles in the partial calculation area is completed (step S908). That is, if calculation of all particles in the partial calculation region is completed (step S908; YES), the equation of motion of each particle is solved to obtain acceleration, velocity, and displacement (step S909). Step S908; NO), the process returns to the particle of interest and distance calculation target particle selection in step S905. Then, after the displacement is obtained in step S909, the position of each particle in the partial region is updated in step S910.

なお、計算対象領域を2次元の場合には正方形に、3次元の場合には立方体の小領域に分割することにより、粒子が存在する小領域を容易に見出すことができ、かつ相互作用の有効距離と小領域の大きさを定める値として正方形もしくは立法体の一辺の長さをメッシュサイズLとして明確に関連付けることができる。   In addition, by dividing the calculation target area into a square in the case of two dimensions and a cubic small area in the case of three dimensions, it is possible to easily find a small area where particles are present and to have an effective interaction. As a value for determining the distance and the size of the small region, the length of one side of the square or the legislature can be clearly associated as the mesh size L.

図15は本発明の第5の実施例に係る粒子挙動計算処理を示すフローチャートである。同図において、先ず計算に必要な各種物理パラメータや粒子の初期配置などの計算条件を読み込み(ステップS1001)、次に粒子密度の算出(ステップS1002)、相互作用の有効距離設定(ステップS1003)を実施した後、計算領域を分割する(ステップS1004)。ここでは領域Aと領域Bの2つの部分計算領域に分割している。分割後、分割した領域毎に含まれる粒子数をカウントし(ステップS1005,S1006)、それぞれのカウント数NA,NBの差NA−NBを所定値と比較してその差が所定値以下であれば(ステップS1007;YES)、部分領域内毎での粒子挙動計算をそれぞれ行い(ステップS1008,S1009)、カウント差が所定値以下でない場合(ステップS1007;NO)、ステップS1004での計算領域分割処理に戻り、カウント差が少なくなるように分割計算領域に再度分割する。なお、部分領域内の粒子挙動計算は、例えば図10に示した処理フローによって実施される。そして、粒子計算終了後、時間ステップを確認し(ステップS1010)、時間ステップが最終時間ステップまで到達していれば(ステップS1010;YES)、処理を終了し、それ以外は、時間ステップを更新し(ステップS1011)、最初の部分領域内粒子計算処理のステップS1008に戻る。このような処理によって、領域Aと領域Bに含まれる粒子個数をほぼ均等に保つことができ、領域毎の差異を少なくすることができる。   FIG. 15 is a flowchart showing a particle behavior calculation process according to the fifth embodiment of the present invention. In the figure, first, calculation conditions such as various physical parameters necessary for calculation and initial arrangement of particles are read (step S1001), then particle density is calculated (step S1002), and effective distance of interaction is set (step S1003). After the execution, the calculation area is divided (step S1004). Here, the area A and the area B are divided into two partial calculation areas. After the division, the number of particles included in each divided area is counted (steps S1005 and S1006), and the difference NA−NB between the respective count numbers NA and NB is compared with a predetermined value. (Step S1007; YES), particle behavior calculation is performed for each partial region (Steps S1008 and S1009). If the count difference is not less than a predetermined value (Step S1007; NO), the calculation region division processing in Step S1004 is performed. Return to the division calculation area again so that the count difference is small. Note that the particle behavior calculation in the partial region is performed by, for example, the processing flow shown in FIG. Then, after the particle calculation is completed, the time step is confirmed (step S1010). If the time step has reached the final time step (step S1010; YES), the process is terminated. Otherwise, the time step is updated. (Step S1011), the process returns to step S1008 of the first particle calculation process in the partial region. By such processing, the number of particles contained in the region A and the region B can be kept almost equal, and the difference between the regions can be reduced.

図16は本発明の第6の実施例に係る粒子挙動計算処理を示すフローチャートである。同図において、先ず計算に必要な各種物理パラメータや粒子の初期配置などの計算条件を読み込み(ステップS1101)、次に粒子密度の算出(ステップS1102)、相互作用の有効距離設定(ステップS1103)を実施した後、計算領域を分割する(ステップS1104)。ここでは領域Aと領域Bの2つの部分計算領域に分割している。分割後、分割した領域毎に含まれる粒子数をカウントし(ステップS1105,S1106)、それぞれのカウント数NA,NBの差NA−NBを所定値と比較してその差が所定値以下であれば(ステップS1107;YES)、部分領域内毎での粒子挙動計算をそれぞれ行い(ステップS1108,S1109)、カウント差が所定値以下でない場合(ステップS1107;NO)、ステップS1104での計算領域分割処理に戻る。なお、部分領域内の粒子挙動計算は、例えば図10に示した処理フローによって実施される。そして、粒子計算終了後、時間ステップを確認し(ステップS1110)、時間ステップが最終時間ステップまで到達していれば(ステップS1110;YES)、処理を終了し、それ以外は、時間ステップを更新し(ステップS1111)、ステップS1104での計算領域分割処理に戻る。このような処理によって、領域Aと領域Bに含まれる粒子個数を各時間ステップでほぼ均等に保つことができ、計算過程での粒子の移動の影響を受けることなく、部分領域毎の差異を少なくすることができる。   FIG. 16 is a flowchart showing a particle behavior calculation process according to the sixth embodiment of the present invention. In the figure, first, calculation conditions such as various physical parameters necessary for calculation and initial arrangement of particles are read (step S1101), then particle density is calculated (step S1102), and effective distance of interaction is set (step S1103). After the execution, the calculation area is divided (step S1104). Here, the area A and the area B are divided into two partial calculation areas. After the division, the number of particles included in each divided area is counted (steps S1105 and S1106), and the difference NA−NB between the respective count numbers NA and NB is compared with a predetermined value, and if the difference is equal to or smaller than the predetermined value. (Step S1107; YES), particle behavior calculation is performed for each partial region (Steps S1108 and S1109). If the count difference is not less than a predetermined value (Step S1107; NO), the calculation region division processing in Step S1104 is performed. Return. Note that the particle behavior calculation in the partial region is performed by, for example, the processing flow shown in FIG. Then, after the particle calculation is completed, the time step is confirmed (step S1110). If the time step has reached the final time step (step S1110; YES), the process is terminated. Otherwise, the time step is updated. (Step S1111), the process returns to the calculation area dividing process in Step S1104. By such processing, the number of particles contained in the region A and the region B can be kept almost uniform at each time step, and the difference between the partial regions can be reduced without being affected by the movement of particles in the calculation process. can do.

図17は本発明の第7の実施例に係る粒子挙動計算処理を示すフローチャートである。同図において、先ず計算に必要な各種物理パラメータや粒子の初期配置などの計算条件を読み込み(ステップS1201)、次に粒子密度の算出(ステップS1202)、相互作用の有効距離設定(ステップS1203)を実施した後、計算領域を分割する(ステップS1204)。分割後、分割した領域毎に粒子挙動計算手段をそれぞれの部分領域に割り当てる(ステップS1205)。そして、部分計算領域の数だけの粒子挙動計算手段を備えている場合には、各粒子挙動計算手段によりそれぞれの部分領域での粒子挙動計算を並行して実施する(ステップS1206)。なお、粒子挙動計算手段が1つしかない場合には、図16の処理フローのように領域A内の粒子挙動計算のステップS1108の後に、領域B内の粒子挙動計算のステップS1109を実施する逐次処理となるが、複数の粒子挙動計算手段が利用可能な場合には、領域A内と領域B内の粒子挙動計算を同時に実施することができる。このように並列処理が実施できることで、全体の粒子挙動計算時間を短縮することが可能である。このように、粒子計算処理を並行して実施するためには、粒子計算処理手段を複数個備えた装置が必要となるが、複数のCPUを備えたパーソナルコンピュータなども普及しており、容易に実現可能である。そして、部分計算領域内のそれぞれの粒子挙動計算が終了したのち、時間ステップを確認し(ステップS1207)、時間ステップが最終時間ステップに到達していれば(ステップS1207;YES)、処理を終了し、それ以外は(ステップS1207;NO)、時間ステップを更新し(ステップS1208)、ステップS1206での粒子挙動計算へと戻る。なお、領域内粒子挙動計算は、例えば、例えば図10に示した処理フローによって実施される。   FIG. 17 is a flowchart showing particle behavior calculation processing according to the seventh embodiment of the present invention. In the figure, first, calculation conditions such as various physical parameters necessary for calculation and initial arrangement of particles are read (step S1201), then particle density is calculated (step S1202), and effective distance of interaction is set (step S1203). After the execution, the calculation area is divided (step S1204). After the division, the particle behavior calculation means is assigned to each partial region for each divided region (step S1205). If the particle behavior calculation means is provided in the number corresponding to the number of partial calculation regions, the particle behavior calculation in each partial region is performed in parallel by each particle behavior calculation means (step S1206). If there is only one particle behavior calculation means, step S1109 of particle behavior calculation in region B is performed after step S1108 of particle behavior calculation in region A as shown in the processing flow of FIG. In the case where a plurality of particle behavior calculation means are available, the particle behavior calculation in the region A and the region B can be performed simultaneously. Since parallel processing can be performed in this way, it is possible to shorten the overall particle behavior calculation time. As described above, in order to perform the particle calculation processing in parallel, an apparatus including a plurality of particle calculation processing means is required. However, personal computers including a plurality of CPUs are also widely used, and are easily used. It is feasible. Then, after each particle behavior calculation in the partial calculation region is completed, the time step is confirmed (step S1207). If the time step has reached the final time step (step S1207; YES), the process is terminated. Otherwise (step S1207; NO), the time step is updated (step S1208), and the process returns to the particle behavior calculation in step S1206. The intra-region particle behavior calculation is performed, for example, by the processing flow shown in FIG.

図18は本発明の第8の実施例に係る粒子挙動計算処理を示すフローチャートである。同図において、先ず計算に必要な各種物理パラメータや粒子の初期配置などの計算条件を読み込み(ステップS1301)、次に粒子密度の算出(ステップS1302)、相互作用の有効距離設定(ステップS1303)を実施した後、計算領域を分割する(ステップS1303)。分割後、分割した領域毎に粒子挙動計算を並行して実施する(ステップS1306)が、その計算時間を計測するためのステップ(計測の開始と終了)を粒子挙動計算ステップの前後に設けてある(ステップS1305,S1306)。部分領域における粒子挙動計算が全て完了し、それぞれの計算時間計測が終了した後(ステップS1307)、時間ステップを確認し(ステップ1308)、最終時間ステップに到達している場合(ステップS1308;YES)処理を終了し、そうでない場合には(ステップS1308;NO)、時間ステップを更新する(ステップS1309)へ進み、部分領域における計算時間を比較する(ステップS1310)。部分領域毎の計算時間の差が所定値以下であれば(ステップS1310;YES)、そのままステップS1305〜S1307の各領域毎の粒子挙動計算を行うが、部分領域毎の計算時間の差が所定値以上である場合(ステップS1310;NO)、ステップS1304の領域分割へと戻り、計算時間の差を小さくするような修正を施す。このように、各部分領域における挙動計算を並行して実施する場合に、それぞれの計算時間を均一化する処理を実施することで、全体の計算時間を短縮することが可能となる。   FIG. 18 is a flowchart showing particle behavior calculation processing according to the eighth embodiment of the present invention. In the figure, first, calculation conditions such as various physical parameters necessary for calculation and initial arrangement of particles are read (step S1301), then particle density is calculated (step S1302), and effective distance of interaction is set (step S1303). After the execution, the calculation area is divided (step S1303). After the division, particle behavior calculation is performed in parallel for each divided region (step S1306), but steps (start and end of measurement) for measuring the calculation time are provided before and after the particle behavior calculation step. (Steps S1305 and S1306). After all the particle behavior calculations in the partial region are completed and each calculation time measurement is completed (step S1307), the time step is confirmed (step 1308), and the final time step is reached (step S1308; YES). The process ends, otherwise (step S1308; NO), the time step is updated (step S1309), and the calculation times in the partial areas are compared (step S1310). If the difference in calculation time for each partial region is less than or equal to a predetermined value (step S1310; YES), the particle behavior calculation for each region in steps S1305 to S1307 is performed as it is, but the difference in calculation time for each partial region is a predetermined value. In the case of the above (step S1310; NO), the process returns to the area division in step S1304, and correction is performed so as to reduce the difference in calculation time. As described above, when the behavior calculation in each partial region is performed in parallel, the entire calculation time can be shortened by performing the process of equalizing each calculation time.

次に、図19は本発明の粒子挙動計算方法の各実施例を実行するプログラムを起動するための具体的な装置の構成を示すブロック図である。つまり、同図は上記実施例における粒子挙動計算方法によるソフトウェアを実行するマイクロプロセッサ等から構築されるハードウェアを示すものである。同図において、粒子挙動計算システムはインターフェース(以下I/Fと略す)51、CPU52、ROM53、RAM54、表示装置55、ハードディスク56、キーボード57及びCD−ROMドライブ58を含んで構成されている。また、汎用の処理装置を用意し、CD−ROMなどの読取可能な記録媒体59には、本発明の粒子挙動計算方法を実行するプログラムが記憶されている。更に、I/F51を介して外部装置から制御信号が入力され、キーボード57によって操作者による指令又は自動的に本発明のプログラムが起動される。そして、CPU52は当該プログラムに従って上述の粒子挙動計算方法に伴う計算処理を施し、その処理結果をRAM54やハードディスク56等の記憶装置に格納し、必要により表示装置55などに出力する。以上のように、本発明の粒子挙動計算方法を実行するプログラムが記録した記録媒体を用いることにより、既存のシステムを変えることなく、粒子挙動計算システムを汎用的に構築することができる。   Next, FIG. 19 is a block diagram showing a specific apparatus configuration for starting a program for executing each embodiment of the particle behavior calculation method of the present invention. That is, this figure shows hardware constructed from a microprocessor or the like that executes software according to the particle behavior calculation method in the above embodiment. In the figure, the particle behavior calculation system includes an interface (hereinafter abbreviated as I / F) 51, a CPU 52, a ROM 53, a RAM 54, a display device 55, a hard disk 56, a keyboard 57, and a CD-ROM drive 58. A general-purpose processing device is prepared, and a readable recording medium 59 such as a CD-ROM stores a program for executing the particle behavior calculation method of the present invention. Further, a control signal is input from an external device via the I / F 51, and an instruction by the operator or a program of the present invention is automatically activated by the keyboard 57. Then, the CPU 52 performs calculation processing according to the above-described particle behavior calculation method according to the program, stores the processing result in a storage device such as the RAM 54 or the hard disk 56, and outputs it to the display device 55 or the like as necessary. As described above, by using the recording medium recorded with the program for executing the particle behavior calculation method of the present invention, a particle behavior calculation system can be constructed universally without changing the existing system.

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。   In addition, this invention is not limited to the said Example, It cannot be overemphasized that various deformation | transformation and substitution are possible if it is description in a claim.

接触モデルを示す概略図である。It is the schematic which shows a contact model. 小領域に分割した計算対象領域で接触判定を実施する粒子を、着目する粒子のある小領域とその近傍の小領域内に存在する粒子に制限する様子を示す概略図である。It is the schematic which shows a mode that the particle | grains which perform contact determination in the calculation object area | region divided | segmented into the small area | region are restrict | limited to the small area | region with the focused particle | grains, and the small area | region which exists in the vicinity. 異なる電荷量を持った2つの粒子が距離rの位置にある場合の静電的な作用力や磁気的な作用力を示す概略図である。It is the schematic which shows the electrostatic action force and magnetic action force in case two particles with different charge amount exist in the position of the distance r. メッシュ間隔Lを有効距離とした場合、小領域に分割した計算対象領域で接触判定を実施する粒子を、着目する粒子のある小領域とその近傍の小領域内に存在する粒子に制限する様子を示す概略図である。When the mesh interval L is an effective distance, the state in which the contact determination is performed in the calculation target region divided into the small regions is limited to the particles existing in the small region with the target particle and the small region in the vicinity thereof. FIG. 従来の近傍セル法による接触による相互作用のみを考慮した粒子挙動計算処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the particle behavior calculation process which considered only the interaction by the contact by the conventional neighborhood cell method. 本発明の第1の実施例に係る粒子挙動計算処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the particle behavior calculation process which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の第2の実施例に係る粒子挙動計算処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the particle behavior calculation process which concerns on 2nd Example of this invention. 磁石81を配置している近傍に粒子が局在するような状況を示す概略図である。It is the schematic which shows the condition where particle | grains localize in the vicinity which has arrange | positioned the magnet 81. FIG. 本発明の第3の実施例に係る粒子挙動計算処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the particle behavior calculation process which concerns on the 3rd Example of this invention. 分割した領域での粒子挙動計算処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the particle behavior calculation process in the area | region divided | segmented. 本発明の第4の実施例に係る粒子挙動計算処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the particle behavior calculation process which concerns on the 4th Example of this invention. 分割した領域での別の粒子挙動計算処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows another particle behavior calculation process in the area | region divided | segmented. 分割した領域での更に別の粒子挙動計算処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows another particle behavior calculation process in the divided | segmented area | region. 分割した領域での更に別の粒子挙動計算処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows another particle behavior calculation process in the divided | segmented area | region. 本発明の第5の実施例に係る粒子挙動計算処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the particle behavior calculation process which concerns on the 5th Example of this invention. 本発明の第6の実施例に係る粒子挙動計算処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the particle behavior calculation process which concerns on the 6th Example of this invention. 本発明の第7の実施例に係る粒子挙動計算処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the particle behavior calculation process which concerns on the 7th Example of this invention. 本発明の第8の実施例に係る粒子挙動計算処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the particle behavior calculation process which concerns on the 8th Example of this invention. 本発明の粒子挙動計算方法の各実施例を実行するプログラムを起動するための具体的な装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the specific apparatus for starting the program which performs each Example of the particle behavior calculation method of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11;バネ、12;ダッシュポット、13;スライダ、21,41;着目粒子、
22,23,31,32,44;粒子、24;小領域、25,43;領域、
42;セル。
11; Spring, 12; Dashpot, 13; Slider, 21, 41;
22, 23, 31, 32, 44; particle, 24; small region, 25, 43; region,
42; cell.

Claims (14)

各粒子の物質間に、粒子間の距離に依存した少なくとも2種類以上の相互作用力を考慮し、粒子の挙動を計算する計算領域を多数の小領域に分割し、分割した小領域内に含まれる粒子の挙動を計算する粒体挙動計算方法において、
粒子間に作用する相互作用毎の有効距離を定める有効距離設定工程と、
相互作用の有効距離の最大値rmaxと最小値rminに応じて、前記小領域の大きさを定める小領域サイズ設定工程と
を有することを特徴とする粒子挙動計算方法。
Considering at least two types of interaction forces depending on the distance between particles between each particle substance, the calculation area for calculating the behavior of the particles is divided into a number of small areas and included in the divided small areas In the particle behavior calculation method for calculating the behavior of particles
An effective distance setting step for determining an effective distance for each interaction acting between particles;
A particle behavior calculation method comprising: a small region size setting step for determining a size of the small region according to a maximum value rmax and a minimum value rmin of an effective distance of interaction.
各粒子の物質間に、粒子間の距離に依存した少なくとも2種類以上の相互作用力を考慮し、粒子の挙動を計算する計算領域を多数の小領域に分割し、分割した小領域内に含まれる粒子の挙動を計算する粒体挙動計算方法において、
前記計算領域における粒子の密度を算出する粒子密度算出工程と、
粒子間に作用する相互作用毎の有効距離を定める有効距離設定工程と、
相互作用の有効距離の最大値rmaxと最小値rminと前記粒子の密度に応じて、前記小領域の大きさを定める小領域サイズ設定工程と
を有することを特徴とする粒子挙動計算方法。
Considering at least two types of interaction forces depending on the distance between particles between each particle substance, the calculation area for calculating the behavior of the particles is divided into a number of small areas and included in the divided small areas In the particle behavior calculation method for calculating the behavior of particles
A particle density calculating step for calculating a density of particles in the calculation region;
An effective distance setting step for determining an effective distance for each interaction acting between particles;
A particle behavior calculation method comprising: a small region size setting step for determining a size of the small region according to a maximum value rmax and a minimum value rmin of an effective distance of interaction and a density of the particle.
各粒子の物質間に、粒子間の距離に依存した少なくとも2種類以上の相互作用力を考慮し、粒子の挙動を計算する計算領域を多数の小領域に分割し、分割した小領域内に含まれる粒子の挙動を計算する粒体挙動計算方法において、
粒子間に作用する相互作用毎の有効距離を定める有効距離設定工程と、
前記計算領域の全体を複数の部分計算領域に分割する境界線あるいは境界面を定める計算領域分割工程と、
前記部分計算領域毎に、相互作用の有効距離の最大値rmaxと最小値rminに応じて、前記小領域の大きさを定める小領域サイズ設定工程と
を有することを特徴とする粒子挙動計算方法。
Considering at least two types of interaction forces depending on the distance between particles between each particle substance, the calculation area for calculating the behavior of the particles is divided into a number of small areas and included in the divided small areas In the particle behavior calculation method for calculating the behavior of particles
An effective distance setting step for determining an effective distance for each interaction acting between particles;
A calculation area dividing step for defining a boundary line or a boundary surface for dividing the whole calculation area into a plurality of partial calculation areas;
A particle behavior calculation method comprising: for each partial calculation region, a small region size setting step for determining a size of the small region according to a maximum value rmax and a minimum value rmin of an effective distance of interaction.
各粒子の物質間に、粒子間の距離に依存した少なくとも2種類以上の相互作用力を考慮し、粒子の挙動を計算する計算領域を多数の小領域に分割し、分割した小領域内に含まれる粒子の挙動を計算する粒体挙動計算方法において、
前記計算領域における粒子の密度を算出する粒子密度算出工程と、
粒子間に作用する相互作用毎の有効距離を定める有効距離設定工程と、
前記計算領域の全体を複数の部分計算領域に分割する境界線あるいは境界面を定める計算領域分割工程と、
前記部分計算領域毎に、相互作用の有効距離の最大値rmaxと最小値rminと前記粒子の密度に応じて、前記小領域の大きさを定める小領域サイズ設定工程と
を有することを特徴とする粒子挙動計算方法。
Considering at least two types of interaction forces depending on the distance between particles between each particle substance, the calculation area for calculating the behavior of the particles is divided into a number of small areas and included in the divided small areas In the particle behavior calculation method for calculating the behavior of particles
A particle density calculating step for calculating a density of particles in the calculation region;
An effective distance setting step for determining an effective distance for each interaction acting between particles;
A calculation area dividing step for defining a boundary line or a boundary surface for dividing the whole calculation area into a plurality of partial calculation areas;
A small region size setting step for determining the size of the small region in accordance with the maximum value rmax and the minimum value rmin of the effective distance of interaction and the density of the particles for each partial calculation region, Particle behavior calculation method.
各粒子の物質間に、粒子間の距離に依存した少なくとも2種類以上の相互作用力を考慮し、粒子の挙動を計算する計算領域を多数の小領域に分割し、分割した小領域内に含まれる粒子の挙動を計算する粒体挙動計算方法において、
粒子間に作用する相互作用毎の有効距離を定める有効距離設定工程と、
前記計算領域の全体を複数の部分計算領域に分割する境界線あるいは境界面を定める計算領域分割工程と、
前記部分計算領域毎の粒子の密度を算出する粒子密度算出工程と、
前記部分計算領域毎に、相互作用の有効距離の最大値rmaxと最小値rminと前記粒子の密度に応じて、前記小領域の大きさを定める小領域サイズ設定工程と
を有することを特徴とする粒子挙動計算方法。
Considering at least two types of interaction forces depending on the distance between particles between each particle substance, the calculation area for calculating the behavior of the particles is divided into a number of small areas and included in the divided small areas In the particle behavior calculation method for calculating the behavior of particles
An effective distance setting step for determining an effective distance for each interaction acting between particles;
A calculation area dividing step for defining a boundary line or a boundary surface for dividing the whole calculation area into a plurality of partial calculation areas;
A particle density calculating step of calculating a density of particles for each partial calculation region;
A small region size setting step for determining the size of the small region according to the maximum value rmax and the minimum value rmin of the effective distance of interaction and the density of the particles for each partial calculation region, Particle behavior calculation method.
各粒子の物質間に、粒子間の距離に依存した少なくとも2種類以上の相互作用力を考慮し、粒子の挙動を計算する計算領域を多数の小領域に分割し、分割した小領域内に含まれる粒子の挙動を計算する粒体挙動計算方法において、
前記計算領域の全体を複数の部分計算領域に分割する境界線あるいは境界面を定める計算領域分割工程と、
前記部分計算領域毎に、粒子間に作用する相互作用毎の有効距離を定める有効距離設定工程と、
前記部分計算領域毎に、相互作用の有効距離の最大値rmaxと最小値rminに応じて、前記小領域の大きさを定める小領域サイズ設定工程と
を有することを特徴とする粒子挙動計算方法。
Considering at least two types of interaction forces depending on the distance between particles between each particle substance, the calculation area for calculating the behavior of the particles is divided into a number of small areas and included in the divided small areas In the particle behavior calculation method for calculating the behavior of particles
A calculation area dividing step for defining a boundary line or a boundary surface for dividing the whole calculation area into a plurality of partial calculation areas;
An effective distance setting step for determining an effective distance for each interaction acting between particles for each partial calculation region;
A particle behavior calculation method comprising: for each partial calculation region, a small region size setting step for determining a size of the small region according to a maximum value rmax and a minimum value rmin of an effective distance of interaction.
各粒子の物質間に、粒子間の距離に依存した少なくとも2種類以上の相互作用力を考慮し、粒子の挙動を計算する計算領域を多数の小領域に分割し、分割した小領域内に含まれる粒子の挙動を計算する粒体挙動計算方法において、
前記計算領域の全体を複数の部分計算領域に分割する境界線あるいは境界面を定める計算領域分割工程と、
前記部分計算領域毎に、粒子間に作用する相互作用毎の有効距離を定める有効距離設定工程と、
前記部分計算領域毎の粒子の密度を算出する粒子密度算出工程と、
前記部分計算領域毎に、相互作用の有効距離の最大値rmaxと最小値rminと前記粒子の密度に応じて、前記小領域の大きさを定める小領域サイズ設定工程と
を有することを特徴とする粒子挙動計算方法。
Considering at least two types of interaction forces depending on the distance between particles between each particle substance, the calculation area for calculating the behavior of the particles is divided into a number of small areas and included in the divided small areas In the particle behavior calculation method for calculating the behavior of particles
A calculation area dividing step for defining a boundary line or a boundary surface for dividing the whole calculation area into a plurality of partial calculation areas;
An effective distance setting step for determining an effective distance for each interaction acting between particles for each partial calculation region;
A particle density calculating step of calculating a density of particles for each partial calculation region;
A small region size setting step for determining the size of the small region according to the maximum value rmax and the minimum value rmin of the effective distance of interaction and the density of the particles for each partial calculation region, Particle behavior calculation method.
各粒子の物質間に、粒子間の距離に依存した少なくとも2種類以上の相互作用力を考慮し、粒子の挙動を計算する計算領域を多数の小領域に分割し、分割した小領域内に含まれる粒子の挙動を計算する粒体挙動計算方法において、
前記計算領域の全体を複数の部分計算領域に分割する境界線あるいは境界面を定める計算領域分割工程と、
前記各部分計算領域に含まれる粒子の個数を計数する粒子計数工程と、
前記各部分計算領域に含まれる粒子の個数に応じて境界線もしくは境界面を修正して再度複数の前記部分計算領域に分割する計算領域再分割工程と
を有することを特徴とする粒体挙動計算方法。
Considering at least two types of interaction forces depending on the distance between particles between each particle substance, the calculation area for calculating the behavior of the particles is divided into a number of small areas and included in the divided small areas In the particle behavior calculation method for calculating the behavior of particles
A calculation area dividing step for defining a boundary line or a boundary surface for dividing the whole calculation area into a plurality of partial calculation areas;
A particle counting step for counting the number of particles contained in each of the partial calculation areas;
Grain behavior calculation comprising: a calculation region subdivision step for correcting a boundary line or a boundary surface according to the number of particles included in each partial calculation region and dividing it again into a plurality of partial calculation regions. Method.
前記小領域は、2次元の場合正方形、もしくは3次元の場合立方体であって、その1辺の長さLを、相互作用の有効距離の最大値rmaxと最小値rminの関係がrmin≦L≦rmaxとなるように設定する請求項1〜8のいずれかに記載の粒子挙動計算方法。   The small region is a square in the case of two dimensions or a cube in the case of three dimensions, and the relationship between the maximum value rmax and the minimum value rmin of the effective distance of interaction is defined as rmin ≦ L ≦. The particle behavior calculation method according to claim 1, wherein the particle behavior is set so as to be rmax. 前記小領域サイズ設定工程による前記部分計算領域毎の前記小領域の大きさを設定する演算手段を前記部分計算領域毎に割り当てる工程を含む請求項3〜8のいずれかに記載の粒子挙動計算方法。   The particle behavior calculation method according to any one of claims 3 to 8, further comprising a step of assigning, for each partial calculation area, a calculation unit that sets a size of the small area for each partial calculation area in the small area size setting step. . 割り当てられた前記各演算手段による演算処理を並行して実行させる工程を含む請求項10記載の粒子挙動計算方法。   The particle behavior calculation method according to claim 10, further comprising a step of executing the arithmetic processing by the assigned arithmetic means in parallel. 前記計算領域再分割工程は、前記各部分計算領域に含まれる粒子の個数又は前記部分計算領域毎の各挙動計算に要する計算時間に応じて境界線もしくは境界面を修正して再度複数の前記部分計算領域に分割する請求項8記載の粒子挙動計算方法。   The calculation area subdivision step corrects a boundary line or a boundary surface according to the number of particles included in each partial calculation area or the calculation time required for each behavior calculation for each partial calculation area, and again a plurality of the parts The particle behavior calculation method according to claim 8, wherein the particle behavior is divided into calculation areas. 前記計算領域再分割工程は、前記各部分計算領域に含まれる粒子の個数及び前記部分計算領域毎の各挙動計算に要する計算時間に応じて境界線もしくは境界面を修正して再度複数の前記部分計算領域に分割する請求項8記載の粒子挙動計算方法。   The calculation area subdivision step corrects the boundary line or the boundary surface according to the number of particles included in each partial calculation area and the calculation time required for each behavior calculation for each partial calculation area, and again the plurality of the parts The particle behavior calculation method according to claim 8, wherein the particle behavior is divided into calculation areas. 請求項1〜13のいずれかに記載の粒子挙動計算方法を実行するためのプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
A computer-readable recording medium storing a program for executing the particle behavior calculation method according to claim 1.
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