JP2007179501A - Thermal fluid simulation device, thermal fluid simulation method, thermal fluid simulation program, and storage medium recording the program - 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8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8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8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8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8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. 8 is a diagram for explaining a conventional thermal fluid simulation method. FIG. 8 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8も時系列シミュレーションを示し、図8(a)では、ある時刻ステップnにおける状態を示し、図8(b)では図8(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. 8 also shows a time series simulation. FIG. 8A shows the state at a certain time step n, and FIG. 8B shows the next time step n + 1 after a predetermined time has elapsed from the time of FIG. 8A. The state in is shown.
図8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8(a)の状態から図8(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. 8 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。さらに、シミュレーションの対象とする系の時間を細かい時間ステップに刻み、各ステップにおける流れ場および温度場の釣合い計算を行う過渡応答解析となるので、最終的な系が安定した状態を求めるためには、途中経過のすべてを計算しなければならず、膨大な計算時間を必要とす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. Furthermore, since the time of the system to be simulated is divided into fine time steps and a transient response analysis is performed to balance the flow field and temperature field at each step, in order to obtain a stable state of the final system There is a problem that it is necessary to calculate all of the intermediate progress and requires a huge amount of calculation time.
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
本発明の目的は、精度を落とすことなくシミュレーション計算の計算時間短縮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 reduce the calculation time of simulation calculation without reducing accuracy.
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、移動物体の熱伝導率を補正した補正熱伝導率と移動物体の表面に接する流体の移動速度とを用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シミュレーション計算手段と、
移動物体の移動方向および移動速度に基づいて、移動物体の熱伝導率に補正係数を乗算して補正熱伝導率を求めるとともに、該補正熱伝導率をシミュレーション計算手段に与える熱伝導率補正係数計算手段と、
移動物体の移動方向および移動速度に基づいて、移動物体の表面に接する流体の移動速度である表面流体速度を求め、該表面流体速度を、移動物体と流体との境界条件として設定するとともに、シミュレーション計算手段に与える流体速度計算手段と、
計算条件供給手段、シミュレーション計算手段、熱伝導率補正係数計算手段、流体速度計算手段の動作を制御する制御手段と、
シミュレーション計算手段によるシミュレーション計算結果を格納する記憶部と、
シミュレーション計算手段によるシミュレーション計算結果を表示する表示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;
Using the calculation conditions supplied from the calculation condition supply means, the moving object and the flow field and temperature field in the initial state around the object are simulated and calculated, and in steps other than the initial state, the thermal conductivity of the moving object is corrected. A simulation calculation means for simulating a moving object and a flow field and a temperature field around the moving object using the corrected thermal conductivity and the moving velocity of the fluid in contact with the surface of the moving object;
Based on the moving direction and moving speed of the moving object, multiply the thermal conductivity of the moving object by the correction coefficient to obtain the corrected thermal conductivity, and give the corrected thermal conductivity to the simulation calculation means. Means,
Based on the moving direction and moving speed of the moving object, the surface fluid velocity, which is the moving velocity of the fluid in contact with the surface of the moving object, is obtained, and the surface fluid velocity is set as a boundary condition between the moving object and the fluid. Fluid velocity calculation means to be given to the calculation means;
Calculation condition supply means, simulation calculation means, thermal conductivity correction coefficient calculation means, control means for controlling the operation of the fluid velocity calculation means,
A storage unit for storing simulation calculation results by the simulation calculation means;
A thermal fluid simulation apparatus comprising: display means for displaying a simulation calculation result by the simulation calculation means.
また本発明は、表面流体速度を補正するために実験的または経験的に求められた値または手法が格納される境界条件補正データ記憶部を含み、
流体速度計算手段は、
移動物体の表面特性に応じ、移動物体の表面特性に対応して境界条件補正データ記憶部に格納される値または手法に基づいて、境界条件として設定する表面流体速度を補正することを特徴とする。
The present invention also includes a boundary condition correction data storage unit that stores experimentally or empirically determined values or techniques for correcting the surface fluid velocity,
The fluid velocity calculation means is
According to the surface characteristics of the moving object, the surface fluid velocity set as the boundary condition is corrected based on a value or a method stored in the boundary condition correction data storage unit corresponding to the surface characteristic of the moving object. .
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、
移動する物体の移動方向および移動速度に基づいて、移動物体の熱伝導率に補正係数を乗算して補正熱伝導率を求める手順と、
移動する物体の移動方向および移動速度に基づいて、移動物体の表面に接する流体の移動速度である表面流体速度を求める手順と、
表面流体速度と補正熱伝導率とを用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;
Based on the moving direction and moving speed of the moving object, a procedure for obtaining the corrected thermal conductivity by multiplying the thermal conductivity of the moving object by the correction coefficient;
A procedure for obtaining a surface fluid velocity, which is a velocity of fluid moving in contact with the surface of the moving object, based on the moving direction and moving speed of the moving object;
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 using the surface fluid velocity and the corrected thermal conductivity.
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、
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、
移動する物体の移動方向および移動速度に基づいて、移動物体の熱伝導率に補正係数を乗算して補正熱伝導率を求める手順と、
移動する物体の移動方向および移動速度に基づいて、移動物体の表面に接する流体の移動速度である表面流体速度を求める手順と、
表面流体速度と補正熱伝導率とを用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, a flow field and a temperature field around the moving object, and a plurality of steps are set in a system including a moving object. There,
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;
Based on the moving direction and moving speed of the moving object, a procedure for obtaining the corrected thermal conductivity by multiplying the thermal conductivity of the moving object by the correction coefficient;
A procedure for obtaining a surface fluid velocity, which is a velocity of fluid moving in contact with the surface of the moving object, based on the moving direction and moving speed of the moving object;
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 using the surface fluid velocity and the corrected thermal conductivity.
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、たとえば移動物体が均質で移動後も物体の構成が変化せず、物体移動が周期的なものである場合、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に際し、物体の熱伝導率を物体の移動方向のみ移動速度に応じた補正係数を乗じて得られる補正熱伝導率を用いるとともに、移動物体表面の流体の移動速度である表面流体速度を求めて移動物体と流体との境界条件として設定する手段により流体の運動を考慮することによって、物体が移動するごとに新たなメッシュを作成することなく流れ場および温度場を高速かつ高精度にシミュレーション計算することができる。 According to the present invention, for example, when a moving object is homogeneous and the structure of the object does not change even after the movement, and the object movement is periodic, the moving object and the flow field and temperature field around the object are calculated by simulation. In this case, the corrected thermal conductivity obtained by multiplying the thermal conductivity of the object by the correction coefficient corresponding to the moving speed only in the moving direction of the object is used, and the surface fluid velocity that is the moving velocity of the fluid on the moving object surface is obtained and moved. By considering the fluid motion by means of setting the boundary condition between the object and the fluid, the flow field and the temperature field can be calculated with high speed and high accuracy without creating a new mesh each time the object moves. Can do.
また本発明によれば、表面流体速度を補正するために実験的または経験的に求められた値または手法が格納される境界条件補正データ記憶部を含み、流体速度計算手段は、移動物体の表面特性に応じ、移動物体の表面特性に対応して境界条件補正データ記憶部に格納される値または手法に基づいて、境界条件として設定する表面流体速度を補正する。ここで、移動物体の表面特性とは、移動物体の材料種、移動物体の表面構造種、移動の形態、移動速度などを含む意味である。移動物体の表面特性に応じて境界条件として設定する表面流体速度を補正することによって、極めて高精度にシミュレーション計算することが可能になる。 According to the present invention, it further includes a boundary condition correction data storage unit that stores experimentally or empirically obtained values or methods for correcting the surface fluid velocity, and the fluid velocity calculation means includes the surface of the moving object. According to the characteristics, the surface fluid velocity set as the boundary condition is corrected based on the value or method stored in the boundary condition correction data storage unit corresponding to the surface characteristic of the moving object. Here, the surface characteristics of the moving object include a material type of the moving object, a surface structure type of the moving object, a moving form, a moving speed, and the like. By correcting the surface fluid velocity set as the boundary condition according to the surface characteristics of the moving object, it is possible to perform simulation calculation with extremely high accuracy.
また本発明の熱流体シミュレーション方法によれば、物体の熱伝導率として物体の移動方向のみ移動速度に応じた補正係数を乗じて得られる補正熱伝導率を用いるとともに、移動物体表面の流体の移動速度である表面流体速度を求めて移動物体と流体との境界条件として用いることによって、物体が移動するごとに新たなメッシュを作成することなく流れ場および温度場を高速かつ高精度にシミュレーション計算することができる。 Further, according to the thermal fluid simulation method of the present invention, the corrected thermal conductivity obtained by multiplying the correction coefficient according to the moving speed only in the moving direction of the object is used as the thermal conductivity of the object, and the movement of the fluid on the surface of the moving object is used. By calculating the surface fluid velocity, which is the velocity, and using it as the boundary condition between the moving object and the fluid, the flow field and temperature field can be calculated at high speed and with high accuracy without creating a new mesh each time the object moves. be able to.
また本発明によれば、熱流体シミュレーション方法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と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が提供される。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。 The present invention also provides a thermal fluid simulation program for causing a computer to execute the thermal fluid simulation method and a computer-readable recording medium on which the program 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、計算条件供給手段11と、シミュレーション計算手段12と、熱伝導率補正係数計算手段13と、流体速度計算手段14と、制御手段15と、記憶部16と、表示手段17とを含んで構成される。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。
FIG. 1 is a block diagram showing a simplified configuration of a thermal
計算条件供給手段11は、シミュレーション計算手段12に対して、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。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シミュレーション領域ならびに物体の配置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物質に関する物性データである密度、比熱、熱伝導率等が予め格納されている物性データ記憶部22と、たとえば、熱源の発熱量、物体の移動方向および移動速度、シミュレーション計算の適用可能な物体の移動速度範囲、シミュレーション計算を繰返し実行する時間間隔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、移動物体の表面特性である移動物体の材料種、移動物体の表面構造種、移動の形態、移動速度などに応じて後述する表面流体速度を補正するための実験的または経験的に求められたデータまたは手法が格納されている境界条件補正データ記憶部24と、上記の各データを入力することができる入力部25とを含んで構成される。
The calculation
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、境界条件補正データ記憶部24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、境界条件補正データ記憶部24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、入力部25から入力されてもよい。
The shape
入力部25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入力部25から直接シミュレーション計算手段12へ入力されてもよく、また予め入力部25または他のコンピュータ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、境界条件補正データ記憶部24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
シミュレーション計算手段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、ナビエストークス方程式による流れ場を計算する流れ場計算部26と、ポアソン方程式による温度場を計算する温度場計算部27とを含む。
The simulation calculation means 12 is an arithmetic circuit realized by, for example, a large-scale integrated circuit (LSI). In this embodiment, the flow field calculation unit 26 that calculates the flow field by the Navier-Stokes equation and the temperature by the Poisson equation. And a temperature
シミュレーション計算手段12は、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、計算条件供給手段11から供給される物体の移動方向および移動速度に関するデータを、熱伝導率補正係数計算手段13と流体速度計算手段14とに対して出力するとともに、熱伝導率補正係数計算手段13から得られる補正熱伝導率と、流体速度計算手段14から得られる移動物体の表面に接する流体の移動速度である表面流体速度とを用いて、移動物体および移動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。
The simulation calculation means 12 performs a simulation calculation of the moving object and the flow field and the temperature field in the initial state around the object using the calculation conditions supplied from the calculation condition supply means 11, and in steps other than the initial state, the calculation is performed. Data relating to the moving direction and moving speed of the object supplied from the
熱伝導率補正係数計算手段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、演算プログラムが予め格納される。この熱伝導率補正係数計算手段13は、シミュレーション計算手段12から移動物体の移動方向および移動速度に関するデータが与えられたとき、メモリ部13aから上記演算プログラムを読出し、該演算プログラムに従って、移動物体の移動方向の熱伝導率を補正する係数を設定し、移動物体の熱伝導率のうち、移動方向への熱伝導に関する熱伝導率に対してのみ、補正係数を乗算して補正熱伝導率を求める演算を行い、該演算結果をシミュレーション計算手段12に与える。
The thermal conductivity correction coefficient calculation means 13 is an arithmetic circuit realized by an LSI or the like, and has a
以下、熱伝導率補正係数計算手段13における補正熱伝導率の演算について説明する。まず移動する物体の熱伝導率を、座標系の各成分、たとえば並進であればX−Y2軸座標系、回転であればR−θ極座標系に分解する。次に、移動物体の移動速度があらかじめ決められた範囲にあることを確認し、先の座標系において分解された移動方向の補正係数を設定する。設定された補正係数が、上記移動方向への熱伝導に関する熱伝導率に対してのみ乗算され、補正熱伝導率が計算される。 Hereinafter, calculation of the corrected thermal conductivity in the thermal conductivity correction coefficient calculating means 13 will be described. First, the thermal conductivity of a moving object is decomposed into each component of a coordinate system, for example, an XY biaxial coordinate system for translation and an R-θ polar coordinate system for rotation. Next, it is confirmed that the moving speed of the moving object is within a predetermined range, and a correction coefficient for the moving direction resolved in the previous coordinate system is set. The set correction coefficient is multiplied only by the thermal conductivity related to the heat conduction in the moving direction, and the corrected thermal conductivity is calculated.
この補正された熱伝導率は、熱エネルギ移動の結果生じる物体の移動方向の温度の平均化に寄与する働きをする。したがって、熱伝導率に乗算される補正係数は、たとえば100というように、1よりも充分大きい数であることが望ましい。 This corrected thermal conductivity serves to contribute to the temperature averaging in the direction of movement of the object resulting from the thermal energy transfer. Therefore, it is desirable that the correction coefficient multiplied by the thermal conductivity is a number sufficiently larger than 1, for example, 100.
流体速度計算手段14は、LSIなどによって実現される演算回路であり、メモリ部14aを有する。メモリ部14aには、演算プログラムが予め格納される。シミュレーション計算手段12から物体の移動方向および移動速度に関するデータが与えられたとき、流体速度計算手段14は、メモリ部14aから上記演算プログラムを読出し、該演算プログラムに従って、移動物体の移動方向および移動速度に基づいて、表面流体速度を求め、該表面流体速度を、移動物体と流体との境界条件として設定するとともに、シミュレーション計算手段12に与える。
The fluid velocity calculation means 14 is an arithmetic circuit realized by an LSI or the like, and has a
図2は、移動物体の回転と流体の速度との関係を説明する図である。移動物体の系の問題について、従来のようなメッシュを固定した手法でシミュレーション計算する方法を採用した場合、物体の移動という運動をなくして、熱伝導という問題に置き換えているので、移動する物体の流体への運動の影響が考慮されずに計算されることになる。 FIG. 2 is a diagram for explaining the relationship between the rotation of the moving object and the velocity of the fluid. For the problem of the moving object system, when the simulation calculation method using the conventional method of fixing the mesh is adopted, the movement of the object is eliminated and replaced with the problem of heat conduction. It is calculated without considering the influence of the motion on the fluid.
しかしながら、現実には、移動する物体は、その周囲の流体に対して、物体の運動による影響を与えている。図2に示すように、物体31が矢符32方向へ回転する場合、回転する物体31の外周表面に接する流体は、回転する物体31と同じ速度と方向で運動し、回転する物体31の表面から離れるに従って、矢符33a,33b,33cと順次長さの減少で表すように流体の速度が遅くなる。図2では、回転する物体31の表面に接する流体の移動速度である表面流体速度が、通常、回転する物体31の運動速度となることを示している。
However, in reality, a moving object affects the surrounding fluid due to the movement of the object. As shown in FIG. 2, when the
図3は流体速度計算手段14における表面流体速度の演算方法を説明するフローチャートであり、図4は回転移動物体における表面流体速度の事例を示す図であり、図5はベルト移動物体における表面流体速度の事例を示す図である。
FIG. 3 is a flowchart for explaining a method of calculating the surface fluid velocity in the fluid
以下、図3〜図5を参照して表面流体速度の演算方法について説明する。スタートでは、熱流体シミュレーション装置10の動作スイッチがオンにされ、各手段および各部が稼動状態にある。
Hereinafter, a method for calculating the surface fluid velocity will be described with reference to FIGS. At the start, the operation switch of the thermal
手順a1では、流体速度計算手段14が、移動物体の移動方向および移動速度をシミュレーション計算手段12から読込む。手順a2では、移動物体に隣接する流体メッシュを選択する。移動物体に隣接する流体メッシュの選択は、たとえば、メッシュを作成する段階で移動物体に接するメッシュを、予めメッシュ番号などにより識別をしておくことにより可能である。図4に示す回転移動物体41の事例について説明すると、回転移動物体41の外周表面41aに接して形成される丸囲い番号7〜16で表されるメッシュが、移動物体41に接する流体メッシュである。なお、図4に示す事例では、移動物体41に接する流体メッシュは、丸囲い番号7〜16で表されるメッシュ以外にもあることが判るけれども、図4では煩雑化を避けるために省略している。
In step a1, the fluid
手順a3では、手順a2で選択した流体メッシュの移動物体に接する表面上の移動速度である表面流体速度を計算する。以下、回転移動物体41における表面流体速度の計算と、ベルト移動物体42における表面流体速度の計算とに分けて説明する。
In step a3, a surface fluid velocity, which is a moving velocity on the surface in contact with the moving object of the fluid mesh selected in step a2, is calculated. Hereinafter, the calculation of the surface fluid velocity in the rotating moving
まず、回転移動物体41における表面流体速度の計算について説明する。移動物体41の運動が回転であり、移動方向が回転方向の場合、表面流体速度は回転面に対する接線方向の速度として、式(1)または式(2)で計算される。
v0・(r1−r2)/|r1−r2| …(1)
rω・(r1−r2)/|r1−r2| …(2)
First, calculation of the surface fluid velocity in the rotationally moving
v0 · (r1-r2) / | r1-r2 | (1)
rω · (r1-r2) / | r1-r2 | (2)
ここで、v0は回転移動物体41の流体に接する外周表面41aの接線方向の速度であり、r1とr2とは極座標での位置座標であり、rは回転中心からの距離であり、ωは角速度である。
Here, v0 is the tangential velocity of the outer
次に、ベルト移動物体42であり直進運動の場合における表面流体速度の計算について説明する。移動物体42の運動がベルト移動であり、移動方向が直進方向の場合、表面流体速度は移動物体42の進行方向の速度として、式(3)で計算される。式(3)において、v0はベルト速度であり、p1とp2とは位置座標である。なお、図5においても、流体メッシュを丸囲い番号52〜62で表すけれども、図が煩雑になるので必要な部分のメッシュ番号だけを記載している。
v0・(p1p2)/|p1p2| …(3)
Next, calculation of the surface fluid velocity in the case of the straight movement of the
v0 · (p1p2) / | p1p2 | (3)
手順a4では、境界条件補正データ記憶部24を検索し、熱流体シミュレーションに用いられている移動物体の材料種または移動物体の表面構造種等に該当するデータ(境界条件補正データと呼ぶ)があるか否かが判定される。判定結果が肯定で境界条件補正データがあるとき手順a5へ進む。一方、判定結果が否定で境界条件補正データが無いとき手順a6へ進み、表面流体速度を補正し境界条件として設定する。
In step a4, the boundary condition correction
手順a5では、流体速度計算手段14が、境界条件補正データを読込む。境界条件補正データは、移動物体の材料種、移動物体の表面構造種、移動の形態(回転か直線かなど)、移動速度など、前述の移動物体の表面特性と総称するものに応じて、表面流体速度の補正をすることができるように、境界条件補正データ記憶部24に予め格納されている実験的または経験的に求められた値または手法である。
In procedure a5, the fluid velocity calculation means 14 reads the boundary condition correction data. The boundary condition correction data depends on what is collectively referred to as the surface characteristics of the moving object, such as the material type of the moving object, the surface structure type of the moving object, the type of movement (whether it is rotation or straight), the moving speed, etc. It is a value or method obtained experimentally or empirically stored in advance in the boundary condition correction
ここで、実験的または経験的に求められた値または手法について1例を示すと以下のようである。たとえば、プラスチックのように表面が滑らかで摩擦抵抗が小さな物体からガムテープのように粘性が高い物質を表面に有する摩擦抵抗が大きな物体まで、物体表面の摩擦抵抗が種々異なる物体を移動物体として想定し、その表面に一定の流速で流体を流し、流体の流速を測定して摩擦抵抗が表面流体速度に及ぼす影響を確認し、境界条件補正データベースに登録する。 Here, it is as follows when an example is shown about the value or method calculated | required experimentally or empirically. For example, an object with various frictional resistances on the surface of an object, such as an object with a smooth surface such as plastic and a low frictional resistance, or an object with a high-viscosity substance with a highly viscous material such as gummed tape, is assumed as a moving object. Then, a fluid is allowed to flow at a constant flow velocity on the surface, the flow velocity of the fluid is measured, the effect of frictional resistance on the surface fluid velocity is confirmed, and registered in the boundary condition correction database.
物体の移動速度によって影響を受け、表面流体速度が変わることが予想されるのであれば、流速を変化させた場合のデータも測定し、その影響度も境界条件補正データベースに登録する。このようにして得られる影響度は、たとえば、流速10m/秒の時の影響度0.995、流速100m/秒の時の影響度0.98等である。 If the surface fluid velocity is expected to change due to the influence of the moving speed of the object, the data when the flow velocity is changed is also measured, and the degree of influence is also registered in the boundary condition correction database. The degree of influence obtained in this way is, for example, an influence degree of 0.995 when the flow rate is 10 m / second, an influence degree of 0.98 when the flow rate is 100 m / second, and the like.
熱流体シミュレーションの対象とする移動物体の物質が選択された場合、当該物質の表面の摩擦抵抗および移動物体の移動速度に応じて、上記事例のような影響度を境界条件補正データとして表面流体速度を補正する。 When a moving object substance is selected as the target for thermal fluid simulation, the surface fluid velocity is converted into the boundary condition correction data using the degree of influence as described above according to the frictional resistance of the surface of the substance and the moving speed of the moving object. Correct.
手順a6では、流体速度計算手段14が、境界条件補正データを用いて、表面流体速度を補正する。 In step a6, the fluid velocity calculation means 14 corrects the surface fluid velocity using the boundary condition correction data.
手順a7では、表面流体速度を移動物体と流体との境界条件として設定する。なお、この設定された境界条件は、流体速度計算手段14からシミュレーション計算手段12に与えられる。 In step a7, the surface fluid velocity is set as a boundary condition between the moving object and the fluid. This set boundary condition is given from the fluid velocity calculation means 14 to the simulation calculation means 12.
図1に戻って、制御手段15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15には、図示を省くが、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メモリ(ROM)などによって実現される。制御手段15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、シミュレーション計算手段12、熱伝導率補正係数計算手段13および流体速度計算手段14の動作を制御する。なお、本実施の形態では、制御手段15は、計算条件供給手段11、シミュレーション計算手段12、熱伝導率補正係数計算手段13および流体速度計算手段14と一体的に形成される。
Returning to FIG. 1, the control means 15 is a processing circuit provided with a central processing unit (abbreviated CPU), for example. Although not shown, the
記憶部16は、シミュレーション計算手段12による熱流体シミュレーション計算結果を格納する計算結果記憶部16であり、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。
The
シミュレーション計算手段12によるシミュレーション計算結果を表示する表示手段(表示部)17は、たとえば陰極線管(CRT)または液晶ディスプレイ(LCD)などの画像表示が可能な画面を有する表示装置である。なお、表示手段17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) 17 for displaying the simulation calculation result by the simulation calculation means 12 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 17 may be provided with a printer or the like for recording the thermal fluid simulation calculation result on recording paper or the like.
図6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6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15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. 6 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な状態である。
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、すなわち移動物体および移動物体まわりの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、入力部25から入力される。入力される条件としては、たとえば、移動物体の形状モデル、移動物体の移動方向および移動速度、移動物体および移動物体まわりの物質の物性値、各種境界条件、熱源の発熱量等の発熱条件、収束条件、シミュレーション計算のステップ間隔などが挙げられる。なおこれらの計算条件は、入力部25もしくは他の上位コンピュータなどから、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に予め格納し、該格納データを読出すようにしてもよい。
In step S <b> 1, various conditions necessary for the simulation calculation of the thermal fluid, that is, the simulation calculation of the flow field and the temperature field around the moving object are input from the
手順S2では、入力された計算条件を用いて初期状態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。 In step S2, the flow field and the temperature field in the initial state are calculated using the input calculation conditions, and the field balance result in the initial state is calculated.
手順S3では、シミュレーション計算手段12から与えられる移動物体の移動方向および移動速度のデータに基づいて、流体速度計算手段14が、上記の図3〜図5についての説明で述べたように、表面流体速度の計算を行う。また移動物体の表面特性に応じて境界条件補正データ記憶部24に予め格納された境界条件補正データから表面流体速度の補正を行い、その計算結果を移動物体と流体との境界条件として設定する。この境界条件である表面流体速度は、シミュレーション計算手段12に与えられる。
In step S3, based on the moving direction and moving speed data of the moving object given from the simulation calculating means 12, the fluid
手順S4では、シミュレーション計算手段12から与えられる移動物体の移動方向および移動速度のデータに基づいて、熱伝導率補正計算手段13が補正係数を設定し、移動物体の移動方向に関する補正熱伝導率を演算する。演算された補正熱伝導率は、シミュレーション計算手段12に与えられる。 In step S4, based on the moving direction and moving speed data of the moving object given from the simulation calculating means 12, the thermal conductivity correction calculating means 13 sets a correction coefficient, and calculates the corrected thermal conductivity related to the moving direction of the moving object. Calculate. The calculated corrected thermal conductivity is given to the simulation calculation means 12.
手順S5では、表面流体速度と補正熱伝導率とを用いて、次のステップにおける流れ場および温度場の釣合い計算を行う。本手順におけるシミュレーション計算は、新たなメッシュを作成することなく、流体速度計算手段14で境界条件として設定された表面流体速度を考慮することと、移動物体の移動方向に対する熱伝導に関して補正熱伝導率を用いること以外は、通常の熱流体シミュレーションであり、流れ場と温度場との釣合い方程式を計算する。 In step S5, the flow field and the temperature field in the next step are calculated using the surface fluid velocity and the corrected thermal conductivity. The simulation calculation in this procedure takes into account the surface fluid velocity set as the boundary condition by the fluid velocity calculation means 14 without creating a new mesh, and the corrected thermal conductivity with respect to the heat conduction in the moving direction of the moving object. Is a normal thermal fluid simulation except that is used to calculate a balance equation between a flow field and a temperature field.
手順S6では、上記手順S5で実行された流れ場および温度場の計算が、収束したか否かが判断される。収束に達していない場合、手順S5へ戻り、流れ場および温度場の計算が収束するまで、以降の手順が繰返される。収束に達していると判断されると、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 S6, it is determined whether or not the calculation of the flow field and temperature field executed in step S5 has converged. If the convergence has not been reached, the process returns to step S5, and the subsequent procedures are repeated until the calculation of the flow field and the temperature field converges. If it is determined that the convergence has been reached, the process proceeds to the end of step S7, and the simulation calculation is terminated.
図7は、図6のフローチャートに示す熱流体シミュレーションの事例を示す図である。図7では、移動物体51として、平面形状が円環形状を有し、円の中心まわりに、矢符52方向に回転移動する物体について例示する。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the thermal fluid simulation shown in the flowchart of FIG. In FIG. 7, the moving
移動物体51の外方は大気空間であり、この大気空間には、移動物体51を臨み、移動物体51の外周に沿って2つの領域、すなわち加熱領域53と放熱領域54とが設けられる。加熱領域53には、移動物体51を臨んで加熱ヒータ55が設けられる。移動物体51が、矢符52方向に回転移動し、この加熱領域53を通過するとき、加熱ヒータ55によって熱エネルギを与えられて加熱される。一方、放熱領域54には加熱源が設けられておらず、移動物体51の加熱領域53で加熱された部位は、加熱領域53を通り過ぎて放熱領域54に達すると、大気中に放熱する。
The outside of the moving
図7に示すように、加熱領域53の加熱ヒータ55を臨む位置で、熱エネルギを吸収した移動物体51の被加熱部位51aは、回転移動によって放熱領域54まで移動し、その後再度加熱領域53を臨む位置に達するまでの間、大気に熱エネルギを渡すことで放熱し温度が下がる。
As shown in FIG. 7, the
移動物体51が回転移動を継続し、先の被加熱部位51aが再度加熱領域53に達すると、再び熱エネルギを吸収して昇温する。移動物体51が、ある程度の回転速度で回っている場合、加熱領域53で吸収した熱エネルギの全てを空気に放熱することはできず、加熱領域53で加熱される前の温度に下がりきることなく、再度加熱領域53で加熱されることになる。このように、前回の加熱領域53を通過するときに吸収した熱エネルギの一部を残したまま再度熱エネルギを吸収することになるので、被加熱部位51aの総熱量は前回に比べて増加し、温度も前回の加熱時に比べてより高くなる。
When the moving
移動物体51が回転を継続することによって、熱エネルギが蓄積されて、着目している被加熱部位51aは一層高温になっていくけれども、被加熱部位51aから大気への放熱量は、被加熱部位51aの温度と大気との温度差に比例して大きくなる。したがって、被加熱部位51aの温度がある程度まで上がった時点で、加熱領域53で加熱ヒータ55から吸収する熱エネルギと、放熱領域54で大気中に放熱する熱エネルギとが等しくなり、温度が変化しなくなる。大気中に放熱された熱エネルギは自然対流と物体51の移動に伴う対流により熱移動を行い、周囲の温度と調和する。この、熱エネルギの入出力系が飽和した状態を、以後定常状態と呼ぶ。この定常状態に至る現象は、移動物体51のどの部位においても同様に起こるので、回転する移動物体51の温度は回転方向においては平均化されることになる。
As the moving
本発明の熱流体シミュレーションでは、移動物体51の矢符52で示す回転移動方向への熱伝導に関する熱伝導率のみに、補正係数を乗算して大きくした補正熱伝導率を用いるので、回転方向の熱エネルギ移動が促進される。その結果、移動物体51の温度分布は回転方向のみ平均化され、回転方向の熱エネルギ移動が促進されるという条件下で温度場の釣合いを計算する。流体速度計算により求めた表面流体速度と自然対流により流れの計算をすることで、実現象の定常状態を表すことが可能、すなわち定常解析によって系の飽和状態を求めることが可能になる。以下、釣合い計算を繰返し、最終的に釣合い計算が収束に達した時点で、シミュレーション計算が終了となる。
In the thermal fluid simulation of the present invention, the corrected thermal conductivity that is increased by multiplying the correction coefficient is used only for the thermal conductivity related to the heat transfer in the rotational movement direction indicated by the
以上に述べたように本発明の熱流体シミュレーション装置および方法によれば、移動する物体を含む系において熱流体シミュレーション計算するに際し、メッシュを移動させることなくシミュレーション計算を行うことによって、各計算ステップにおける釣合い計算を不要にするとともに、移動物体に接する流体の速度である表面流体速度を境界条件として用い、移動物体に接する面の流体の影響を計算に組込むことによって、熱流体シミュレーション計算の時間短縮と精度の向上とが可能になる。 As described above, according to the thermal fluid simulation apparatus and method of the present invention, when performing the thermal fluid simulation calculation in the system including the moving object, the simulation calculation is performed without moving the mesh. In addition to making the balance calculation unnecessary, the surface fluid velocity, which is the velocity of the fluid in contact with the moving object, is used as the boundary condition, and the influence of the fluid on the surface in contact with the moving object is incorporated into the calculation, thereby reducing the time required for the thermal fluid simulation calculation. The accuracy can be improved.
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、すなわち前述の図6に示すフローチャートの手順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、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 records a thermal fluid simulation program for causing a computer to operate as a thermal fluid simulation apparatus, that is, a thermal fluid simulation program for causing a computer to execute the procedure of the flowchart shown in FIG. 6, and a thermal fluid simulation program. A computer-readable recording medium is provided.
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15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 control means 15 described above can be cited. Further, the recording medium may be a medium that is provided with a program reading device as an external device and is inserted into the reading device to be read.
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15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15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), and 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
Examples thereof include Programmable Read Only Memory (EEPROM) and flash ROM.
10 熱流体シミュレーション装置
11 計算条件供給手段
12 シミュレーション計算手段
13 熱伝導率補正係数計算手段
14 流体速度計算手段
15 制御手段
16 記憶部
17 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 境界条件補正データ記憶部
25 入力部
26 流れ場計算部
27 温度場計算部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
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、移動物体の熱伝導率を補正した補正熱伝導率と移動物体の表面に接する流体の移動速度とを用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シミュレーション計算手段と、
移動物体の移動方向および移動速度に基づいて、移動物体の熱伝導率に補正係数を乗算して補正熱伝導率を求めるとともに、該補正熱伝導率をシミュレーション計算手段に与える熱伝導率補正係数計算手段と、
移動物体の移動方向および移動速度に基づいて、移動物体の表面に接する流体の移動速度である表面流体速度を求め、該表面流体速度を、移動物体と流体との境界条件として設定するとともに、シミュレーション計算手段に与える流体速度計算手段と、
計算条件供給手段、シミュレーション計算手段、熱伝導率補正係数計算手段、流体速度計算手段の動作を制御する制御手段と、
シミュレーション計算手段によるシミュレーション計算結果を格納する記憶部と、
シミュレーション計算手段によるシミュレーション計算結果を表示する表示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;
Using the calculation conditions supplied from the calculation condition supply means, the moving object and the flow field and temperature field in the initial state around the object are simulated and calculated, and in steps other than the initial state, the thermal conductivity of the moving object is corrected. A simulation calculation means for simulating a moving object and a flow field and a temperature field around the moving object using the corrected thermal conductivity and the moving velocity of the fluid in contact with the surface of the moving object;
Based on the moving direction and moving speed of the moving object, multiply the thermal conductivity of the moving object by the correction coefficient to obtain the corrected thermal conductivity, and give the corrected thermal conductivity to the simulation calculation means. Means,
Based on the moving direction and moving speed of the moving object, the surface fluid velocity, which is the moving velocity of the fluid in contact with the surface of the moving object, is obtained, and the surface fluid velocity is set as a boundary condition between the moving object and the fluid. Fluid velocity calculation means to be given to the calculation means;
Calculation condition supply means, simulation calculation means, thermal conductivity correction coefficient calculation means, control means for controlling the operation of the fluid velocity calculation means,
A storage unit for storing simulation calculation results by the simulation calculation means;
A thermal fluid simulation apparatus comprising: display means for displaying a simulation calculation result by the simulation calculation means.
流体速度計算手段は、
移動物体の表面特性に応じ、移動物体の表面特性に対応して境界条件補正データ記憶部に格納される値または手法に基づいて、境界条件として設定する表面流体速度を補正することを特徴とする請求項1記載の熱流体シミュレーション装置。 A boundary condition correction data storage unit that stores experimentally or empirically determined values or techniques for correcting the surface fluid velocity,
The fluid velocity calculation means is
According to the surface characteristics of the moving object, the surface fluid velocity set as the boundary condition is corrected based on a value or a method stored in the boundary condition correction data storage unit corresponding to the surface characteristic of the moving object. The thermal fluid simulation apparatus according to claim 1.
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、
移動する物体の移動方向および移動速度に基づいて、移動物体の熱伝導率に補正係数を乗算して補正熱伝導率を求める手順と、
移動する物体の移動方向および移動速度に基づいて、移動物体の表面に接する流体の移動速度である表面流体速度を求める手順と、
表面流体速度と補正熱伝導率とを用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;
Based on the moving direction and moving speed of the moving object, a procedure for obtaining the corrected thermal conductivity by multiplying the thermal conductivity of the moving object by the correction coefficient;
A procedure for obtaining a surface fluid velocity, which is a velocity of fluid moving in contact with the surface of the moving object, based on the moving direction and moving speed of the moving object;
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 using the surface fluid velocity and the corrected thermal conductivity.
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、
移動する物体の移動方向および移動速度に基づいて、移動物体の熱伝導率に補正係数を乗算して補正熱伝導率を求める手順と、
移動する物体の移動方向および移動速度に基づいて、移動物体の表面に接する流体の移動速度である表面流体速度を求める手順と、
表面流体速度と補正熱伝導率とを用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,
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;
Based on the moving direction and moving speed of the moving object, a procedure for obtaining the corrected thermal conductivity by multiplying the thermal conductivity of the moving object by the correction coefficient;
A procedure for obtaining a surface fluid velocity, which is a velocity of fluid moving in contact with the surface of the moving object, based on the moving direction and moving speed of the moving object;
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 moving object using the surface fluid velocity and the corrected thermal conductivity.
A computer-readable recording medium on which the thermal fluid simulation program according to claim 4 is recorded.
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Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012198610A (en) * | 2011-03-18 | 2012-10-18 | Fujitsu Ltd | Thermal fluid simulation program, thermal fluid simulation device and thermal fluid simulation method |
CN103279662A (en) * | 2013-05-24 | 2013-09-04 | 长江水利委员会长江科学院 | Method of measuring and calculating distribution of water temperatures of river channel below dam of reservoir |
EP2711857A1 (en) | 2012-09-25 | 2014-03-26 | Fujitsu Limited | Thermofluid simulation method and thermofluid simulation apparatus |
EP2790118A2 (en) | 2013-04-11 | 2014-10-15 | Fujitsu Limited | Information processing apparatus and method for thermo-fluid analysis |
CN104200102A (en) * | 2014-09-03 | 2014-12-10 | 中国建筑设计咨询有限公司 | CFD-based photovoltaic array wind load predicting method |
CN104240146A (en) * | 2014-08-27 | 2014-12-24 | 河海大学 | Selection method of time scale of incoming flow material of reservoir to be built |
US9098651B2 (en) | 2011-03-30 | 2015-08-04 | Fujitsu Limited | Computer-readable recoding medium in which thermal fluid simulation program is stored, thermal fluid simulating device, and method for thermal fluid simulation |
CN110472343A (en) * | 2019-08-19 | 2019-11-19 | 沈阳工程学院 | A kind of simulation method of roadbed ice-melt characteristic |
WO2022249694A1 (en) * | 2021-05-28 | 2022-12-01 | 株式会社日立製作所 | Mesh creation apparatus and mesh creation method |
-
2005
- 2005-12-28 JP JP2005380462A patent/JP2007179501A/en active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012198610A (en) * | 2011-03-18 | 2012-10-18 | Fujitsu Ltd | Thermal fluid simulation program, thermal fluid simulation device and thermal fluid simulation method |
US9098656B2 (en) | 2011-03-18 | 2015-08-04 | Fujitsu Limited | Computer-readable recording medium in which thermal hydraulic simulation program is stored, thermal hydraulic simulating device, and method for thermal hydraulic simulation |
US9098651B2 (en) | 2011-03-30 | 2015-08-04 | Fujitsu Limited | Computer-readable recoding medium in which thermal fluid simulation program is stored, thermal fluid simulating device, and method for thermal fluid simulation |
EP2711857A1 (en) | 2012-09-25 | 2014-03-26 | Fujitsu Limited | Thermofluid simulation method and thermofluid simulation apparatus |
EP2790118A2 (en) | 2013-04-11 | 2014-10-15 | Fujitsu Limited | Information processing apparatus and method for thermo-fluid analysis |
CN103279662A (en) * | 2013-05-24 | 2013-09-04 | 长江水利委员会长江科学院 | Method of measuring and calculating distribution of water temperatures of river channel below dam of reservoir |
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