JP2005339350A - Hot fluid simulation device, hot fluid simulation method, hot fluid simulation program, and recording medium with the program recorded thereon - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、工学的シミュレーション分野に属し、移動する物体を含む系における熱流体シミュレーション装置および熱流体シミュレーション方法ならびに熱流体シミュレーションプログラムおよびそれを記録した記録媒体に関する。 The present invention belongs to the field of engineering simulation, and relates to a thermofluid simulation apparatus, a thermofluid simulation method, a thermofluid simulation program, and a recording medium recording the thermofluid simulation program in a system including a moving object.
従来、回転または直線移動する物体を含む系内で移動物体および該物体まわりの流れ場および温度場をシミュレーション計算する熱流体シミュレーションにおいては、物体を表現するための単一の計算メッシュ(以後、単にメッシュと呼ぶ)を使用し、物体の移動に伴う計算ステップごとに、メッシュを作成しなおす方法がとられている。 Conventionally, in a thermofluid simulation in which a moving object and a flow field and a temperature field around the moving object are simulated in a system including a rotating or linearly moving object, a single calculation mesh (hereinafter, simply referred to as an object) is represented. A method is used in which a mesh is recreated at each calculation step accompanying the movement of an object.
図5は、従来の熱流体シミュレーション方法を説明する図である。図5では、平面形状が円形の物体1が回転移動し、回転移動物体1および該物体1まわりに形成した単一のメッシュを使用する場合について例示する。図5の例では、回転移動物体1と外部とを区切る境界2の外側は気体である。メッシュは、回転移動物体1およびそのまわりにも及んで形成され、メッシュを構成する個々の要素には、各要素を識別するための要素番号が割当てられる。図5では、要素番号を丸囲い数字で表す。なお、要素番号は、メッシュを構成する個々の要素すべてに付されるけれども、図5では煩雑さを避けるために要素番号1〜12までのみを表示する。
FIG. 5 is a diagram for explaining a conventional thermal fluid simulation method. FIG. 5 illustrates an example in which an
一般的に、熱流体シミュレーションでは、ある時間ステップを定めそのステップごとに計算を進める時系列シミュレーションが行われる。図5も時系列シミュレーションを示し、図5(a)では、ある時刻ステップnにおける状態を示し、図5(b)では図5(a)の時刻から予め定める時間だけ経過した次の時刻ステップn+1における状態を示す。 In general, in the thermal fluid simulation, a time series simulation is performed in which a certain time step is set and calculation is performed at each step. FIG. 5 also shows a time series simulation. FIG. 5A shows the state at a certain time step n, and FIG. 5B shows the next time step n + 1 after a predetermined time has elapsed from the time of FIG. The state in is shown.
図5の例において予め定める時間とは、回転移動物体1が矢符3で示す時計まわり方向にメッシュの構成要素1つ分だけ回転移動するのに要する時間である。したがって、予め定める時間が経過して、図5(a)の状態から図5(b)の状態へ移行したとき、すなわち計算ステップが1つ進んだとき、回転移動物体1に形成されるメッシュのみが、1要素分だけ時計まわり方向にずれたメッシュとなる。これは、各要素間の接続状態が変わる新たなメッシュであることを意味し、シミュレーション計算には、新たなメッシュの作成とそれに対応する新たな方程式を解くことが必要となる。
The predetermined time in the example of FIG. 5 is the time required for the rotationally moving
したがって、従来の方法では、シミュレーション計算の各ステップにおいて、メッシュすなわち状態を表す釣合い方程式をその都度作り直さなければならないので、多大な計算量が必要になるという問題がある。 Therefore, the conventional method has a problem that a large amount of calculation is required because a balance equation representing a mesh, that is, a state must be recreated at each step of the simulation calculation.
また熱流体シミュレーションの他の従来技術に、複数のメッシュを使用し、移動物体まわりのメッシュを他のメッシュとは独立して移動させ、各計算ステップごとに、各メッシュ系の接続境界節点で流れ場の情報を交換しあいながら計算するシミュレーション方法が ある。しかしながら、この従来技術では、接続境界節点において各メッシュが流れ場の情報を交換する際に必要となる接続境界節点の属する他のメッシュのメッシュセル(要素)検索に多大な計算時間を要し、物体が移動することによる計算量増大の問題がある。 Another conventional technology of thermal fluid simulation uses multiple meshes, moves the mesh around the moving object independently of the other meshes, and flows at the connection boundary nodes of each mesh system at each calculation step. There is a simulation method to calculate while exchanging field information. However, in this prior art, it takes a lot of calculation time to search for mesh cells (elements) of other meshes to which the connection boundary node belongs, which is necessary when each mesh exchanges flow field information at the connection boundary node. There is a problem that the amount of calculation increases due to the movement of the object.
このような問題を解決する従来技術に、新しい計算ステップにおいて、一方のメッシュの接続境界節点が属する他方のメッシュのメッシュセル番号の検索を、各メッシュ系において隣接するメッシュセルを参照するテーブルを予め作成しておき、前の計算ステップで接続境界節点が属していたメッシュセルおよびその隣接メッシュセルから行い、流れ場の情報を交換するものがある(特許文献1参照)。 In a conventional technique for solving such a problem, in a new calculation step, a search for the mesh cell number of the other mesh to which the connection boundary node of one mesh belongs is performed in advance, and a table referring to adjacent mesh cells in each mesh system is previously stored. There is one that is created and exchanged from the mesh cell to which the connection boundary node belongs in the previous calculation step and its adjacent mesh cell, and exchanges flow field information (see Patent Document 1).
特許文献1に開示される技術では、メッシュセルの検索に要する時間を短縮することができるけれども、検索されたメッシュセルを含む新たなメッシュにおいて、状態を表す釣合い方程式をその都度作成し、該方程式を解く計算量が必要であるという問題が残るので、計算量の低減および計算時間の短縮が未だ充分に達成されないという問題がある。
In the technique disclosed in
また、上記の従来技術では、物体が変形しない剛体であり、回転または直線移動の場合にはシミュレーションが可能であるけれども、たとえば物体がゴムベルトのように変形しながら移動するものである場合には適用できないという問題がある。 In the above-described conventional technology, the object is a rigid body that does not deform, and simulation is possible in the case of rotation or linear movement, but it is applied when the object moves while deforming like a rubber belt, for example. There is a problem that you can not.
本発明の目的は、シミュレーション計算の計算時間短縮を可能にし、また変形しながら移動する物体についてもシミュレーション計算を可能にする熱流体シミュレーション装置および熱流体シミュレーション方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a thermal fluid simulation apparatus and a thermal fluid simulation method that can shorten the calculation time of the simulation calculation and also enable the simulation calculation for an object that moves while being deformed.
また本発明のもう一つの目的は、上記熱流体シミュレーション方法をコンピュータが実行するための熱流体シミュレーションプログラムおよびそれを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a thermal fluid simulation program for a computer to execute the thermal fluid simulation method and a computer-readable recording medium on which the thermal fluid simulation program is recorded.
本発明は、移動する物体を含む系内で移動物体および該物体まわりの流れ場と温度場とを複数に設定されるステップの各ステップごとにシミュレーション計算する熱流体シミュレーション装置において、
シミュレーション計算に用いられる計算条件を供給する計算条件供給手段と、
計算条件供給手段から供給される計算条件を用いて移動物体および該物体まわりの初期状態での流れ場および温度場をシミュレーション計算するとともに、初期状態以外のステップではステップごとに与えられる初期値に基づいて移動物体および該物体まわりの流れ場および温度場をシミュレーション計算する計算手段と、
計算手段によるシミュレーション計算結果を解析し、該解析結果を次ステップにおけるシミュレーション計算の初期値として計算手段に与える解析結果移動手段と、
計算条件供給手段、計算手段、解析結果移動手段の動作を制御する制御手段とを含むことを特徴とする熱流体シミュレーション装置である。
The present invention relates to a thermal fluid simulation apparatus for performing simulation calculation for each step of a step in which a moving object and a flow field and a temperature field around the moving object are set in plural in a system including the moving object,
Calculation condition supply means for supplying calculation conditions used for simulation calculation;
The calculation conditions supplied from the calculation condition supply means are used to perform a simulation calculation of the moving object and the flow field and temperature field in the initial state around the object, and in steps other than the initial state, based on the initial values given for each step. A calculation means for simulating a moving object and a flow field and a temperature field around the moving object;
Analyzing the simulation calculation result by the calculation means, and providing the analysis result to the calculation means as an initial value of the simulation calculation in the next step;
A thermal fluid simulation apparatus comprising: calculation condition supply means, calculation means, and control means for controlling the operation of the analysis result moving means.
また本発明は、移動する物体を含む系内で移動物体および該物体まわりの流れ場と温度場とを複数に設定されるステップの各ステップごとにシミュレーション計算する熱流体シミュレーション方法において、
シミュレーション計算に用いられる計算条件を求める手順と、
求められた計算条件を用いて移動物体および該物体まわりの初期状態での流れ場および温度場をシミュレーション計算する手順と、
シミュレーション計算結果を解析し、該解析結果を次ステップにおけるシミュレーション計算の初期値として設定する手順と、
設定された初期値に基づいて移動物体および該物体まわりの流れ場および温度場をシミュレーション計算する手順とを含むことを特徴とする熱流体シミュレーション方法である。
Further, the present invention relates to a thermofluid simulation method for performing simulation calculation for each step of a step in which a moving object and a flow field and a temperature field around the moving object are set in a plurality in a system including the moving object
A procedure for obtaining calculation conditions used in the simulation calculation;
A procedure for performing a simulation calculation of a moving object and a flow field and a temperature field in an initial state around the moving object using the obtained calculation conditions;
Analyzing the simulation calculation result, and setting the analysis result as an initial value of the simulation calculation in the next step;
A thermal fluid simulation method comprising a simulation calculation of a moving object and a flow field and a temperature field around the moving object based on a set initial value.
また本発明は、移動する物体を含む系内で移動物体および該物体まわりの流れ場と温度場とを複数に設定されるステップの各ステップごとにシミュレーション計算することに用いられる熱流体シミュレーションプログラムであって、
少なくとも、
シミュレーション計算に用いられる計算条件を求める手順と、
求められた計算条件を用いて移動物体および該物体まわりの初期状態での流れ場および温度場をシミュレーション計算する手順と、
シミュレーション計算結果を解析し、該解析結果を次ステップにおけるシミュレーション計算の初期値として設定する手順と、
設定された初期値に基づいて移動物体および該物体まわりの流れ場および温度場をシミュレーション計算する手順とをコンピュータに実行させるための熱流体シミュレーションプログラムである。
The present invention also relates to a thermal fluid simulation program used for simulation calculation for each step of a step in which a moving object and a flow field and a temperature field around the moving object are set in plural in a system including the moving object. There,
at least,
A procedure for obtaining calculation conditions used in the simulation calculation;
A procedure for performing a simulation calculation of a moving object and a flow field and a temperature field in an initial state around the moving object using the obtained calculation conditions;
Analyzing the simulation calculation result, and setting the analysis result as an initial value of the simulation calculation in the next step;
A thermal fluid simulation program for causing a computer to execute a simulation calculation of a moving object and a flow field and a temperature field around the object based on a set initial value.
また本発明は、前記の熱流体シミュレーションプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体である。 The present invention is also a computer-readable recording medium on which the thermal fluid simulation program is recorded.
本発明によれば、任意の計算ステップにおいて移動物体および該物体まわりの流れ場および温度場をシミュレーション計算し、シミュレーション計算結果を解析し、該解析結果を次ステップにおけるシミュレーション計算の初期値として設定し、次ステップでは、設定された初期値に基づいて移動物体および該物体まわりの流れ場および温度場をシミュレーション計算するので、シミュレーション計算の各ステップで釣合い方程式を作り直す必要が無くなり、計算時間の短縮を実現することができる。また、たとえばゴムベルトのように変形しながら移動する物体を含む系の熱流体シミュレーションが可能となる。 According to the present invention, simulation calculation is performed on a moving object and a flow field and a temperature field around the object in an arbitrary calculation step, the simulation calculation result is analyzed, and the analysis result is set as an initial value of the simulation calculation in the next step. In the next step, the moving object and the flow field and temperature field around the object are simulated based on the set initial value, so it is not necessary to recreate the balance equation in each step of the simulation calculation, and the calculation time can be shortened. Can be realized. In addition, it is possible to perform a thermal fluid simulation of a system including an object that moves while being deformed, such as a rubber belt.
また本発明によれば、任意の計算ステップにおけるシミュレーション計算結果が、次のステップにおけるシミュレーション計算の初期値として使用される熱流体シミュレーション方法が、コンピュータによって実行される熱流体シミュレーションプログラムとして、また該プログラムが記録されたコンピュータ読取り可能な記録媒体として提供される。したがって、熱流体シミュレーション方法の汎用性が増し、熱流体シミュレーション方法をコンピュータによって容易に短時間で実行することが可能になる。 According to the present invention, there is provided a thermal fluid simulation method in which a simulation calculation result in an arbitrary calculation step is used as an initial value of the simulation calculation in the next step as a thermal fluid simulation program executed by a computer. Is provided as a computer-readable recording medium on which is recorded. Therefore, the versatility of the thermal fluid simulation method is increased, and the thermal fluid simulation method can be easily executed in a short time by a computer.
図1は、本発明の実施の一形態である熱流体シミュレーション装置10の構成を簡略化して示すブロック図である。熱流体シミュレーション装置10は、大略、シミュレーション計算に用いられる計算条件を供給する計算条件供給手段11と、計算条件供給手段11から供給される計算条件を用いて移動物体および該物体まわりの初期状態での流れ場および温度場をシミュレーション計算するとともに、初期状態以外のステップではステップごとに与えられる初期値に基づいて移動物体および該物体まわりの流れ場および温度場をシミュレーション計算する計算手段12と、計算手段12によるシミュレーション計算結果を解析し、該解析結果を次ステップにおけるシミュレーション計算の初期値として計算手段12に与える解析結果移動手段13と、計算条件供給手段11、計算手段12、解析結果移動手段13の動作を制御する制御手段14と、シミュレーション計算結果を表示する表示手段15とを含んで構成される。
FIG. 1 is a block diagram showing a simplified configuration of a thermal
この熱流体シミュレーション装置10は、移動する物体を含む系内で移動物体および該物体まわりの流れ場と温度場とを複数に設定されるステップの各ステップごとにシミュレーション計算することに用いられる。
The thermal
本実施の形態では、計算条件供給手段11は、移動物体の形状およびメッシュに関するデータが予め格納されている形状データ記憶部21と、移動物体および移動物体まわりの流体に関する物性データが予め格納されている物性データ記憶部22と、たとえば境界条件、発熱条件、シミュレーション計算を繰返し実行する時間間隔、シミュレーション計算を繰返すべき回数であるステップ数などの計算条件データが、予め格納されている計算条件データ記憶部23と、上記の各データを手入力することができる手入力データ部24とを含んで構成される。
In the present embodiment, the calculation condition supply means 11 has a shape
形状データ記憶部21、物性データ記憶部22、計算条件データ記憶部23は、たとえばランダムアクセスメモリ(RAM)またはハードディスクドライブ(HDD)などによって実現されるメモリ装置である。形状データ記憶部21、物性データ記憶部22、計算条件データ記憶部23のそれぞれに格納されるデータは、たとえば他のコンピュータから与えられてもよく、手入力部24から入力されてもよい。
The shape
手入力部24は、たとえばキーボードなどの入力装置である。前述の各データは、シミュレーション計算の機会に応じて手入力部24から直接計算手段12へ入力されてもよく、また予め手入力部24から形状データ記憶部21、物性データ記憶部22、計算条件データ記憶部23の各部に入力しておき、シミュレーション計算の機会に応じて各部から読出されてもよい。
The
計算手段12は、たとえば大規模集積回路(LSI)などによって実現される演算回路であり、本実施の形態では、流れ場を計算する流れ場計算部25と、温度場を計算する温度場計算部26とを含む。計算手段12は、初期状態および任意のステップであるnステップでの流れ場および温度場をシミュレーション計算した結果を、解析結果移動手段13に対して出力する。
The calculation means 12 is an arithmetic circuit realized by, for example, a large-scale integrated circuit (LSI). In this embodiment, the flow
解析結果移動手段(解析結果移動部)13は、LSIなどによって実現される演算回路であり、メモリ部13aを有する。メモリ部13aには、解析結果移動プログラムが予め格納される。計算手段12からnステップのシミュレーション計算結果を与えられたとき、解析結果移動手段13は、メモリ部13aから解析結果移動プログラムを読出し、プログラムに従って、計算結果を、「物体の移動速度×ステップの時間」で算出される1ステップでの物体移動量分だけ移動させ、これを次のn+1ステップのシミュレーション計算に用いる初期値として設定し、計算手段12に対して出力する。なお、計算手段12は、解析結果移動手段13から初期値が与えられたとき、n+1ステップのシミュレーション計算を実行する。
The analysis result moving means (analysis result moving unit) 13 is an arithmetic circuit realized by an LSI or the like, and includes a
制御手段(制御部)14は、たとえば中央処理装置(略称CPU)を備える処理回路である。制御手段14には、図示を省くけれども、熱流体シミュレーション装置10全体の動作を制御するためのプログラムが予めストアされる記憶部が備えられる。記憶部は、たとえばリードオンリィメモリィ(ROM)などによって実現される。制御手段14は、記憶部から読出される前述のプログラムに従って、前述の計算条件供給手段11、計算手段12、解析結果移動手段13の動作を制御する。なお、本実施の形態では、制御手段14は、計算手段12および解析結果移動手段13と一体的に形成される。
The control means (control unit) 14 is a processing circuit including, for example, a central processing unit (abbreviated as CPU). Although not shown, the
表示手段(表示部)15は、たとえば陰極線管(CRT)または液晶ディスプレイ(LCD)などの画像表示可能な画面を有する表示装置である。なお、表示手段15には、熱流体シミュレーション計算結果を、記録紙などに記録するためのプリンタなどが併設されてもよい。 The display means (display unit) 15 is a display device having a screen capable of displaying an image, such as a cathode ray tube (CRT) or a liquid crystal display (LCD). The display means 15 may be provided with a printer or the like for recording the thermal fluid simulation calculation result on recording paper or the like.
図2は、図1に示す熱流体シミュレーション装置10を用いて行われる熱流体シミュレーション方法を説明するフローチャートである。図2を参照して熱流体シミュレーション方法の実行に係る制御手段14の動作について説明する。熱流体シミュレーションは、多くの場合3次元空間を対象として行われるけれども、ここでは説明を容易にするために、2次元空間の場合について説明を行う。シミュレーションの原理および効果は、2次元であるか3次元であるかに関係なく、同様である。
FIG. 2 is a flowchart for explaining a thermal fluid simulation method performed using the thermal
手順s0のスタートでは、熱流体シミュレーション装置10の各スイッチがオンにされて動作可能であり、形状データ記憶部21、物性データ記憶部22および計算条件データ記憶部23に、シミュレーション計算に用いられる所定データがそれぞれ格納されている状態である。
At the start of the procedure s0, each switch of the thermal
手順s1では、熱流体のシミュレーション計算、すなわち流れ場および温度場のシミュレーション計算に必要な諸条件が、計算条件供給手段11である形状データ記憶部21、物性データ記憶部22および計算条件データ記憶部23から読出される。なお、図2において例示する熱流体シミュレーション方法では、シミュレーション計算の繰返し回数であるステップ数をNとする。
In the procedure s1, various conditions necessary for the simulation calculation of the thermal fluid, that is, the simulation calculation of the flow field and the temperature field are the shape
手順s2では、読出した計算条件を用いて初期状態すなわちステップn=0における流れ場および温度場のシミュレーション計算を行い、初期状態における場の釣合い結果を計算する。ここで流れ場を解く演算には、たとえば公知のナビエストークスの方程式を用いることができ、温度場を解く演算には、たとえば公知のポアソン方程式を用いることができる。 In step s2, the flow field and temperature field simulation calculation in the initial state, that is, step n = 0 is performed using the read calculation condition, and the field balance result in the initial state is calculated. Here, for example, a known Navier Stokes equation can be used for the calculation of the flow field, and a known Poisson equation can be used for the calculation of the temperature field.
手順s3では、シミュレーション計算を終了させるか否かの判断、すなわち現在シミュレーション計算実行中のステップ(場の計算回数)を示すnが、手順s1で読出されたステップ数Nに達したか否かが判断される。この判断も制御手段14によって行われる。判断結果が否定であり、nがNに達していない場合は手順s4へ進み、判断結果が肯定であり、nがNに達している場合は手順s7のエンドへ進み、シミュレーション計算を終了する。 In step s3, it is determined whether or not to end the simulation calculation, that is, whether or not n indicating the step (number of field calculations) currently being executed has reached the number of steps N read in step s1. To be judged. This determination is also made by the control means 14. If the determination result is negative and n has not reached N, the process proceeds to step s4. If the determination result is affirmative, and n has reached N, the process proceeds to the end of step s7, and the simulation calculation is terminated.
手順s4では、nの値を1つ加算した(n+1)に置換えて、手順s5へ進む。手順s5では、計算手段12から解析結果移動手段13に対してシミュレーション結果が出力され、解析結果移動手段13は、シミュレーション計算結果を、1ステップでの物体移動量分だけスライドし、シミュレーション計算の初期値として設定する。 In step s4, the value of n is replaced with (n + 1) obtained by adding one, and the process proceeds to step s5. In step s5, the simulation result is output from the calculation means 12 to the analysis result moving means 13, and the analysis result moving means 13 slides the simulation calculation result by the amount of object movement in one step, and the initial simulation calculation is performed. Set as a value.
この手順s5における動作をさらに図3を参照して説明する。図3は、解析結果の移動を説明する図である。図3(a)にはnステップにおけるシミュレーション計算結果を示し、図3(b)には(n+1)ステップにおけるシミュレーション計算の条件設定を示す。図3では、平面形状が円形の物体31が気体中で回転移動する場合について例示する。したがって回転移動物体31と外部とを区切る境界32の外側は気体である。メッシュは、回転移動物体31およびそのまわりにも及んで形成され、メッシュを構成する個々の要素には、各要素を識別するための要素番号が割当てられる。図3では、要素番号を丸囲い数字で表す。なお、要素番号は、メッシュを構成する個々の要素すべてに付されるけれども、図3では煩雑さを避けるために要素番号1〜12までのみを表示する。またnステップにおけるシミュレーション計算結果を、R+丸囲い数字をさらに四角で囲んで示す。
The operation in step s5 will be further described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram for explaining the movement of the analysis result. FIG. 3A shows a simulation calculation result in n steps, and FIG. 3B shows a condition setting for simulation calculation in (n + 1) steps. FIG. 3 illustrates a case where an
次の(n+1)ステップにおける状態を計算するためには、回転移動物体31が回転することによる影響を考慮した上で釣合い方程式を解かなければならない。回転移動物体31は、円形であり矢符33方向に回転しても形状に変わりがないので、仮にメッシュの要素番号を割付直せば、nステップにおけるメッシュと同一にすることができる。
In order to calculate the state at the next (n + 1) step, the balance equation must be solved in consideration of the effect of the rotating moving
したがって、回転移動物体31に形成されるメッシュを矢符33方向にスライドさせるのではなく、回転移動物体31に形成されるメッシュを構成している各要素についてnステップで実行されたシミュレーション計算結果を、1要素分だけ矢符33方向に回転させ、回転後の各要素に位置付けられるシミュレーション計算結果を、(n+1)ステップにおけるシミュレーション計算の初期値とする。図3(b)は、(n+1)ステップでシミュレーション計算を実行するべく、nステップでのシミュレーション計算結果を、矢符33方向にメッシュの1要素分だけずらせた状態を示す。
Therefore, instead of sliding the mesh formed on the rotationally moving
図3では、説明を判りやすくするために、1ステップでの物体移動量および要素中心間距離が等しい場合を例示するけれども、1ステップでの物体移動量および要素中心間距離が一致しない場合、要素中心からの位置ずれ距離に応じて、線形補間を行うことによって同様の効果を得ることができる。 FIG. 3 illustrates the case where the amount of movement of the object in one step and the distance between the element centers are equal for ease of explanation, but if the amount of movement of the object in one step and the distance between the element centers do not match, A similar effect can be obtained by performing linear interpolation according to the positional deviation distance from the center.
手順s6では、解析結果移動手段13から計算手段12に対して初期値が出力され、計算手段12は、該初期値を用いて流れ場および温度場の釣合いに関してシミュレーション計算を行い、手順s3へ戻る。手順s3以降は、前述の動作を繰返し、nがNに達したときに一連の熱流体シミュレーションが終了する。
In step s6, an initial value is output from the analysis
このように本発明の熱流体シミュレーション方法によれば、メッシュを移動させることなくシミュレーション計算することができるので、各計算ステップにおいて釣合い方程式を作直す作業が不要になり、計算時間を著しく短縮することができる。 As described above, according to the thermal fluid simulation method of the present invention, simulation calculation can be performed without moving the mesh, so that it is not necessary to regenerate the balance equation in each calculation step, and the calculation time is remarkably shortened. Can do.
図4は、変形しながら移動する物体についての熱流体シミュレーション方法を説明する図である。図4では、駆動プーリ41と従動プーリ42とに巻きまわされて移動するベルト43について例示する。ベルト43は、たとえばゴムなどの弾性体からなり、不図示の電動機によって駆動プーリ41が矢符44方向に回転駆動され、該回転駆動力がベルト43に伝達され、ベルト43が変形を伴いながら矢符45方向に移動する。本発明によれば、図4に示すベルト43のように変形を伴って移動する物体に対してもシミュレーションが可能である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a thermal fluid simulation method for an object that moves while deforming. FIG. 4 illustrates a
前述と同様に、メッシュを構成する要素番号を丸囲い数字で表し、nステップにおけるシミュレーション計算結果を、R+丸囲い数字をさらに四角で囲んで示す。図4に示すベルト43のような変形を伴う移動物体を含む系においては、メッシュ自体を移動させる手法によれば、ベルト43の直進部分と、プーリ41,42の外周に沿ったベルト43の回転部分とでは、メッシュの形状が変化するので、シミュレーションすることができない。しかしながら、本発明のように、メッシュ自体を全く変化させることなく、計算ステップの進行に伴ってシミュレーション結果のみを、ベルト43の移動経路に従って移動させることによって、ベルト43の移動による影響を次のシミュレーション計算ステップに反映させることができるので、変形を伴う移動物体を含む系でのシミュレーションが可能になる。
Similarly to the above, the element numbers constituting the mesh are represented by circled numbers, and the simulation calculation results in n steps are represented by further enclosing R + circled numbers with squares. In a system including a moving object with deformation such as the
また本発明は、コンピュータを熱流体シミュレーション装置として動作させるための熱流体シミュレーションプログラム、および熱流体シミュレーションプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体を提供する。 The present invention also provides a thermal fluid simulation program for causing a computer to operate as a thermal fluid simulation apparatus, and a computer-readable recording medium recording the thermal fluid simulation program.
熱流体シミュレーションプログラムを記録する記録媒体としては、前述の制御手段14に備えられるたとえばROMなどが挙げられる。また記録媒体は、外部装置としてプログラムの読取装置が設けられ、該読取装置に挿入されて読取られるものであってもよい。
As a recording medium for recording the thermal fluid simulation program, for example, a ROM or the like provided in the
外部で読取られるタイプの記録媒体が、本熱流体シミュレーション装置10に用いられる場合、読取装置によって記録媒体から熱流体シミュレーションプログラムを読出し、読出された熱流体シミュレーションプログラムは、制御手段14に備えられる不図示のプログラム記憶部にダウンロードされて、実行される。なおダウンロード用のプログラムは、制御手段14の記憶部に予め格納されているものとする。
When an externally read type recording medium is used in the thermal
読取装置で読取られるタイプの記録媒体としては、カセットテープなどの磁気テープ、フレキシブルディスクなどの磁気ディスク、コンパクトディスク(CD)、デジタルバーサタイルディスク(DVD)、ミニディスク(MD)、Magneto Optical Disk(MO)などの光もしくは光磁気記録媒体、Integral Circuit(IC)カード(メモリカードを含む)、光カード、半導体メモリを含めた固定的にプログラムを担持するマスクROM、
Erasable Programmable Read Only Memory(EPROM)、Electrically Erasable
Programmable Read Only Memory(EEPROM)、フラッシュROMなどが挙げられる。
Recording media that can be read by a reader include magnetic tapes such as cassette tapes, magnetic disks such as flexible disks, compact disks (CDs), digital versatile disks (DVDs), mini disks (MDs), magneto optical disks (MOs). ) And other optical or magneto-optical recording media, integral circuit (IC) cards (including memory cards), optical cards, mask ROMs that carry a fixed program including semiconductor memory,
Erasable Programmable Read Only Memory (EPROM), Electrically Erasable
Programmable Read Only Memory (EEPROM), flash ROM, etc. are mentioned.
10 熱流体シミュレーション装置
11 計算条件供給手段
12 計算手段
13 解析結果移動手段
14 制御手段
15 表示手段
21 形状データ記憶部
22 物性データ記憶部
23 計算条件データ記憶部
24 手入力部
25 流れ場計算部
26 温度場計算部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
シミュレーション計算に用いられる計算条件を供給する計算条件供給手段と、
計算条件供給手段から供給される計算条件を用いて移動物体および該物体まわりの初期状態での流れ場および温度場をシミュレーション計算するとともに、初期状態以外のステップではステップごとに与えられる初期値に基づいて移動物体および該物体まわりの流れ場および温度場をシミュレーション計算する計算手段と、
計算手段によるシミュレーション計算結果を解析し、該解析結果を次ステップにおけるシミュレーション計算の初期値として計算手段に与える解析結果移動手段と、
計算条件供給手段、計算手段、解析結果移動手段の動作を制御する制御手段とを含むことを特徴とする熱流体シミュレーション装置。 In a thermal fluid simulation apparatus for performing simulation calculation for each step of a step in which a moving object and a flow field and a temperature field around the moving object are set in a plurality in a system including the moving object,
Calculation condition supply means for supplying calculation conditions used for simulation calculation;
The calculation conditions supplied from the calculation condition supply means are used to perform a simulation calculation of the moving object and the flow field and temperature field in the initial state around the object, and in steps other than the initial state, based on the initial values given for each step. A calculation means for simulating a moving object and a flow field and a temperature field around the moving object;
Analyzing the simulation calculation result by the calculation means, and providing the analysis result to the calculation means as an initial value of the simulation calculation in the next step;
A thermal fluid simulation apparatus comprising: calculation condition supply means, calculation means, and control means for controlling the operation of the analysis result moving means.
シミュレーション計算に用いられる計算条件を求める手順と、
求められた計算条件を用いて移動物体および該物体まわりの初期状態での流れ場および温度場をシミュレーション計算する手順と、
シミュレーション計算結果を解析し、該解析結果を次ステップにおけるシミュレーション計算の初期値として設定する手順と、
設定された初期値に基づいて移動物体および該物体まわりの流れ場および温度場をシミュレーション計算する手順とを含むことを特徴とする熱流体シミュレーション方法。 In a thermal fluid simulation method for performing simulation calculation for each step of a step in which a moving object and a flow field and a temperature field around the moving object are set in a plurality in a system including the moving object,
A procedure for obtaining calculation conditions used in the simulation calculation;
A procedure for performing a simulation calculation of a moving object and a flow field and a temperature field in an initial state around the moving object using the obtained calculation conditions;
Analyzing the simulation calculation result, and setting the analysis result as an initial value of the simulation calculation in the next step;
A thermal fluid simulation method comprising: a simulation calculation of a moving object and a flow field and a temperature field around the moving object based on a set initial value.
少なくとも、
シミュレーション計算に用いられる計算条件を求める手順と、
求められた計算条件を用いて移動物体および該物体まわりの初期状態での流れ場および温度場をシミュレーション計算する手順と、
シミュレーション計算結果を解析し、該解析結果を次ステップにおけるシミュレーション計算の初期値として設定する手順と、
設定された初期値に基づいて移動物体および該物体まわりの流れ場および温度場をシミュレーション計算する手順とをコンピュータに実行させるための熱流体シミュレーションプログラム。 A thermal fluid simulation program used for simulation calculation for each step of a step in which a moving object and a flow field and a temperature field around the moving object are set in a plurality in a system including a moving object,
at least,
A procedure for obtaining calculation conditions used in the simulation calculation;
A procedure for performing a simulation calculation of a moving object and a flow field and a temperature field in an initial state around the moving object using the obtained calculation conditions;
Analyzing the simulation calculation result, and setting the analysis result as an initial value of the simulation calculation in the next step;
A thermal fluid simulation program for causing a computer to execute a simulation calculation of a moving object and a flow field and a temperature field around the object based on a set initial value.
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- 2004-05-28 JP JP2004159527A patent/JP2005339350A/en active Pending
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