JP2009282748A - Design support device - Google Patents
Design support device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009282748A JP2009282748A JP2008134037A JP2008134037A JP2009282748A JP 2009282748 A JP2009282748 A JP 2009282748A JP 2008134037 A JP2008134037 A JP 2008134037A JP 2008134037 A JP2008134037 A JP 2008134037A JP 2009282748 A JP2009282748 A JP 2009282748A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cell
- morphing
- layer
- cell group
- mesh model
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
この発明は、吸気ポートなどの設計をコンピューターによって支援するための設計支援装置に関する。 The present invention relates to a design support apparatus for supporting the design of an intake port and the like by a computer.
従来、例えば特許文献1には、CAD/CAEソフトウェアを利用した構造体形状のモーフィング方法に関する技術が開示されている。ここで、モーフィング(Morphing)とは、コンピューター上で作成された対象物の形状を、コンピューターを利用して他の形状に変形する技術である。 Conventionally, for example, Patent Document 1 discloses a technique related to a structure shape morphing method using CAD / CAE software. Here, morphing is a technique for transforming the shape of an object created on a computer into another shape using a computer.
モーフィングによって構造体のメッシュモデルの形状が変更されると、そのメッシュモデルの各セルが引き伸ばされたり、縮められたりすることになる。その結果、形状が変更された各セルの品質が必ず変化してしまう。 When the shape of the mesh model of the structure is changed by morphing, each cell of the mesh model is stretched or contracted. As a result, the quality of each cell whose shape has been changed always changes.
メッシュモデルを用いて数値流体計算を行う際には、摩擦項を考慮した壁面境界条件を持つセル領域が設けられるが、モーフィングによる形状変更に伴う各セルの品質の変化は、このようなセル領域において、顕著に計算精度に影響を与えてしまう。 When performing computational fluid calculation using a mesh model, a cell region with a wall boundary condition that takes into account the friction term is provided. However, the calculation accuracy is significantly affected.
より具体的には、上記のような壁面境界条件を持つセル領域には、一般に、壁付近の乱れを精度良く評価するために、高品質なレイヤー層(レイヤーメッシュ)が設けられるとともに、そのレイヤー層近傍のセル群は、セルサイズが所定値以下となるように細かく作成される。このようなレイヤー層およびその近傍のセル群の品質がモーフィングによる形状変更によって変化すると、壁面近傍の乱流を精度良く表現できなくなり、計算精度の悪化が懸念される。 More specifically, a cell region having the above-described wall boundary condition is generally provided with a high-quality layer layer (layer mesh) in order to accurately evaluate disturbance near the wall. The cell group in the vicinity of the layer is created finely so that the cell size becomes a predetermined value or less. When the quality of such a layer layer and its neighboring cell group changes due to shape change by morphing, turbulence near the wall surface cannot be expressed with high accuracy, and there is a concern that the calculation accuracy may deteriorate.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、モーフィングの実行に伴うモデルの計算精度の悪化を回避し得る設計支援装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a design support apparatus that can avoid deterioration in the calculation accuracy of a model accompanying execution of morphing.
第1の発明は、設計支援装置であって、
数値流体計算により目標とする評価指標を満足する構造体の最適形状を求める設計支援装置であって、
解析対象となる構造体モデルを構成する複数のセルのそれぞれについて、所定の規則に従って計算結果を取得するセル情報取得手段と、
前記複数のセルの変形量を設定するセル変形量設定手段と、
前記セル変形量設定手段により設定された前記変形量に基づいて、前記複数のセルの節点移動を行うモーフィング実行手段と、
前記複数のセルのうちの壁面境界条件を有するセル群の中から、レイヤーメッシュとセルサイズが所定値以下の小サイズセル群とを判別する特定セル群判別手段と、
前記特定セル群判別手段により判別されたレイヤーメッシュおよび前記小サイズセル群に対して、モーフィングによる節点移動を制限する節点移動制限手段と、
を備えることを特徴とする。
A first invention is a design support apparatus,
A design support device for obtaining an optimum shape of a structure that satisfies a target evaluation index by numerical fluid calculation,
Cell information acquisition means for acquiring a calculation result according to a predetermined rule for each of a plurality of cells constituting a structure model to be analyzed;
Cell deformation amount setting means for setting deformation amounts of the plurality of cells;
Morphing execution means for performing node movement of the plurality of cells based on the deformation amount set by the cell deformation amount setting means;
Among cell groups having a wall boundary condition among the plurality of cells, a specific cell group discriminating means for discriminating a layer mesh and a small size cell group having a cell size of a predetermined value or less,
Nodal movement restriction means for restricting nodal movement by morphing for the layer mesh determined by the specific cell group determination means and the small size cell group;
It is characterized by providing.
また、第2の発明は、第1の発明において、
前記節点移動制限手段は、前記特定セル群判別手段により判別されたレイヤーメッシュおよび前記小サイズセル群に対して、前記モーフィング実行手段による前記節点移動を許容したうえで、当該節点移動後の前記レイヤーメッシュおよび前記小サイズセル群のサイズが、当該節点移動前のサイズとなるように、前記レイヤーメッシュおよび前記小サイズセル群の節点を移動させる補間モーフィング実行手段を含むことを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
The node movement restriction unit allows the node movement by the morphing execution unit for the layer mesh and the small size cell group determined by the specific cell group determination unit, and then the layer after the node movement Interpolation morphing execution means for moving the nodes of the layer mesh and the small size cell group so that the size of the mesh and the small size cell group is the size before the movement of the node is included.
第1の発明によれば、構造体モデルを構成する複数のセルのうちの計算精度への影響の大きなセル群、すなわち、レイヤーメッシュおよび小サイズセル群に対しては、モーフィングによる節点移動が制約されることになる。これにより、そのようなセル群に関して、もとのメッシュモデルの高品質を保持することができるので、モーフィングの実行に伴うモデルの計算精度の悪化を良好に回避することが可能となる。 According to the first invention, nodal movement due to morphing is restricted for a cell group having a large influence on calculation accuracy among a plurality of cells constituting a structure model, that is, a layer mesh and a small size cell group. Will be. As a result, the high quality of the original mesh model can be maintained with respect to such a cell group, so that deterioration of the calculation accuracy of the model accompanying execution of morphing can be favorably avoided.
第2の発明によれば、計算精度への影響の大きな上記セル群を、モーフィングの実行後においても効果的に高品質に保持することが可能となる。 According to the second invention, the cell group having a large influence on the calculation accuracy can be effectively maintained in high quality even after morphing.
実施の形態1.
[システム構成の説明]
図1は、本発明の実施の形態1における設計支援システムのハードウェア構成を説明するための図である。本実施形態の設計支援システムは、設計対象(解析対象)となる構造体(ここでは吸気ポート)の設計を支援するためのシステムであり、図1に示すような汎用のコンピューター10をハードウェアとして実現可能なものである。
Embodiment 1 FIG.
[Description of system configuration]
FIG. 1 is a diagram for explaining a hardware configuration of a design support system according to Embodiment 1 of the present invention. The design support system of this embodiment is a system for supporting the design of a structure (intake port here) that is a design target (analysis target), and a general-
図1に示すコンピューター10は、所定の設計条件(設計変数など)の入力を受け付ける入力装置12、入力された設計条件に基づいて所定のプログラムを実行するCPU14、CPU14による演算結果を出力する出力装置16、および、CPU14が実行する各種プログラムや演算処理に必要な各種データが格納された記憶装置18等の基本的構成要素を具備するものであればよい。
A
図2は、本発明の実施の形態1における設計支援システムのソフトウェア構成を説明するための図である。本実施形態のシステムは、図2に示すように、ベースメッシュモデル作成部20、条件設定部22、計算ソルバー24、最適化探索部26、および、モーフィング処理部28を備えている。
FIG. 2 is a diagram for explaining a software configuration of the design support system according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the system of this embodiment includes a base mesh
ここでは、内燃機関の吸気ポートの形状を最適化するためのシステムとして、本設計支援システムを適用した例に説明を行うものとする。具体的には、吸気ポートを最適にするための指標としては、内燃機関の筒内のタンブル(縦渦流)比TRや吸気ポートの流量係数CFが用いられる。本システムの狙いは、トレードオフの関係にあるタンブル比TRと流量係数CFをともに満足させる最適なポート形状を探索して得ることにある。 Here, an example in which this design support system is applied as a system for optimizing the shape of the intake port of the internal combustion engine will be described. Specifically, as an index for optimizing the intake port, the in-cylinder tumble (longitudinal vortex) ratio TR and the intake port flow coefficient CF are used. The aim of this system is to search and obtain an optimal port shape that satisfies both the tumble ratio TR and the flow coefficient CF which are in a trade-off relationship.
記憶装置18には、本設計支援システムのユーザによって予め作成された吸気ポートの3次元形状データ(CAD(Computer Aided Design)データ)が格納されている。ベースメッシュモデル作成部20は、そのCADデータを記憶装置18から読み出したうえで、そのCADデータを複数のセル(有限要素)に分割して、ベースのメッシュモデルを作成する機能を有している。ベースのメッシュモデルは、基本的にはベースメッシュモデル作成部20によって自動的に作成可能なものであるが、ユーザの手によって作成されたものを用いるようにしてもよい。
The
条件設定部22には、入力装置12によってユーザから入力された境界条件や計算条件(設計変数)が設定される。ここでいう境界条件とは、メッシュモデルの境界条件(吸気ポート壁面の位置や温度の情報など)のことであり、計算条件とは、メッシュモデルの流れ計算に必要な各種の計算条件(吸気ポートの各部の径やポート高さ、およびメッシュモデル入口の流速など)のことである。尚、図2では、モーフィングの実行後に条件設定が行われる構成を示しているが、これに代え、モーフィングの実行前に条件設定が行われる構成が用いられていてもよい。
In the
計算ソルバー24では、条件設定部22から得られた境界条件および計算条件の下で、メッシュモデルに対して流れ計算が実行される。図3は、吸気ポートのメッシュモデル30を簡略化して表した図である。図3に示すように、メッシュモデル30の個々のセル32の中心位置には、その位置での流速の情報がそれぞれのセル32と関連付けて与えられている。計算ソルバー24は、メッシュモデル30の各セル32に対して、流速の計算を行う。
The
そして、計算ソルバー24は、各セル32に対する流速の計算結果に基づき、所定の関係式に従って、内燃機関の筒内のタンブル比TRや吸気ポートの流量係数CFを算出する。尚、ここでは、各セル32の中心位置に流速の情報を付与するようにしているが、これに限らず、各セル32の各節点に対して流速の情報を付与するようにしてもよい。また、各セル32に付与される情報は、吸気ポート内のガス流速でなくても、吸気ポート内の圧力や吸気ポート内を流れるガスの運動エネルギなどであってもよい。
The
本実施形態のシステムでは、計算ソルバー24により算出されるタンブル比TRと流量係数CFがともに目標値を満たすようになるまで、モーフィング処理部28によってメッシュの形状変更を施しつつ、上記の演算を繰り返すようにしている。そのような目的のために、計算ソルバー24による流速の計算結果は、最適化探索部26に送られるようになっている。
In the system of the present embodiment, the above calculation is repeated while changing the shape of the mesh by the
また、最適化探索部26では、流速の計算結果に基づいて、ベースのメッシュモデル30の設計変数(吸気ポートの各部の径やポート高さなど)の変形量(すなわち、モーフィング処理部28によるメッシュモデル30の変形量)が最適解となるように選定される。
Further, the
モーフィング処理部28では、最適化探索部26によって選定された設計変数の変形量に従って、メッシュモデル30の形状を変更する処理、すなわち、モーフィングが行われる。より具体的には、吸気ポートの各部の径やポート高さが最適化探索部26によって選定された値となるようにメッシュモデル30の形状が変更される。
In the
計算ソルバー24は、目標タンブル比TRmおよび目標流量係数CFmをともに満たす最適な吸気ポート形状が得られたと判断できる計算結果が得られるまで、最適化探索部26によって適切な設計変数をモーフィング処理部28に与えつつ、モーフィング処理部28によって形状変更された後のメッシュモデル30に対して演算を再度繰り返すようになっている。
The
モーフィングを行うことによってメッシュモデル30の形状を変更させる上記手法によれば、メッシュモデル30を逐一CAD上で作成し直す必要なしに、短時間でメッシュモデル30を取得することができる。また、モーフィングによれば、メッシュモデル30全体の粗密分布を形状変更前のベースのメッシュモデル30から大きく変えずに保持したままで、メッシュモデル30の形状を変更させることが可能となる。
According to the above method of changing the shape of the
これにより、実機評価に対するモデル計算の結果のずれ量が形状変更を行う毎に大きく変わらなくなるので、モデルの計算結果の相対評価が可能となる。更に、上記手法によれば、モーフィングによるメッシュモデル30の自動修正とモデル計算の結果の評価に加え、上述した最適化探索を組み合わせることで、目的に応じた最適な形状を自動で算出することが可能となる。
As a result, the deviation amount of the model calculation result with respect to the actual machine evaluation does not change greatly every time the shape is changed, so that the model calculation result can be relatively evaluated. Furthermore, according to the above method, in addition to the automatic correction of the
[モーフィングの実行に伴う問題点]
図4は、高精度な計算評価を行うためにベースのメッシュモデル30に設けられる部位を説明するための図である。
図4は、吸気ポートのメッシュモデル30の一部(バルブ近傍の部位)を示している。ベースのメッシュモデル30が作成される際には、摩擦項を考慮した壁面境界条件を持つセル領域が設けられる。
[Problems associated with morphing]
FIG. 4 is a diagram for explaining a portion provided in the
FIG. 4 shows a part of the
より具体的には、上記のような壁面境界条件を持つセル領域内には、一般に、壁付近の乱れを精度良く評価するために、高品質なレイヤー層(レイヤーメッシュ)が設けられるとともに、そのレイヤー層近傍のセル群は、セルサイズが所定値以下となるように意図的に細かく作成される。尚、レイヤー層としては、周囲のセルがヘキサ(6面体要素)である場合にはヘキサセルが用いられ、或いは、周囲のセルがテトラ(4面体要素)である場合にはプリズムセルが用いられる)。 More specifically, a high-quality layer layer (layer mesh) is generally provided in the cell region having the above-described wall boundary condition in order to accurately evaluate the disturbance near the wall. The cell group in the vicinity of the layer layer is intentionally finely created so that the cell size becomes a predetermined value or less. As the layer layer, hexacells are used when the surrounding cells are hexa (hexahedral elements), or prism cells are used when the surrounding cells are tetra (tetrahedral elements). .
ところで、上述したモーフィングは、メッシュモデル30の各セル32の節点を直接変更させる処理である。このため、モーフィングによって構造体のメッシュモデル30の形状が変更されると、そのメッシュモデル30の各セル32が引き伸ばされたり、縮められたりすることになる。より具体的には、モーフィングが実行されると、メッシュモデル30の表面形状が要求変形パターンに応じて変形し、それに伴い、内部の空間メッシュもつられて変形することになる。その結果、形状が変更された各セル32の品質が必ず変化してしまう。
By the way, the morphing described above is a process for directly changing the node of each
メッシュモデル30において、計算精度への影響が顕著な部位は、摩擦項を考慮した壁面境界条件を有するセル群、すなわち、上記のレイヤー層やその近傍のセルサイズの小さなセル群である。モデルの計算精度を良好に保持するためには、そのようなレイヤー層やその近傍のセル群の形状を不用意に変更することは好ましくない。
In the
しかしながら、内部の空間メッシュにメッシュ歪みを発生させずにモーフィングを実行するには、レイヤー層やその近傍のセル群を固定にすることはできず、このため、要求変形パターンに応じて、壁面近傍のレイヤー層やその近傍のセル群をも、つられて変形せざるを得ない。そのような原因で、レイヤー層やその近傍のセル群がモーフィングの実行によって何らの配慮もなしに形状変更されてしまうと、壁面近傍の乱流を精度良く表現できなくなり、計算精度の悪化が懸念される。 However, in order to perform morphing without generating mesh distortion in the internal space mesh, it is not possible to fix the cell layer in the layer layer and its vicinity, so depending on the required deformation pattern, The layer layer and the neighboring cell group are forced to be deformed. For this reason, if the shape of the cell layer in the layer layer and its vicinity is changed without any consideration due to execution of morphing, the turbulent flow in the vicinity of the wall surface cannot be expressed accurately, and there is a concern that the calculation accuracy may deteriorate. Is done.
[実施の形態1の特徴部分]
そこで、本実施形態では、壁面境界条件を有するセル領域の中からレイヤー層とその近傍のセルサイズの小さなセル群とを判別して抽出したうえで、これらのレイヤー層とその近傍のセル群については、モーフィングによる形状変更前のベースのメッシュモデル30におけるセルサイズが保持されるように、セル32の節点移動に制限を設けるようにした。
[Characteristics of Embodiment 1]
Therefore, in the present embodiment, after identifying and extracting a layer layer and a cell group having a small cell size in the vicinity from the cell region having the wall boundary condition, the layer layer and the cell group in the vicinity thereof are extracted. In this case, the movement of the node of the
具体的には、最適化探索部26によって選定されたメッシュモデル30の要求変形パターンに従って、先ずは、レイヤー層およびその近傍のセル群を含むメッシュモデル30の各セル32をモーフィングによって形状変更させた後に、形状変更されたレイヤー層およびその近傍のセル群のみを判別して抽出するようにした。そして、抽出されたレイヤー層およびその近傍のセル群のセルサイズが、形状変更前のもとのレイヤー層およびその近傍のセル群のセルサイズ±β内(βは所定値)に保持されるように上記モーフィングと同一方向で補間モーフィングをかけるようにした。
Specifically, according to the required deformation pattern of the
図5は、上記の機能を実現するために、本実施の形態1においてCPU14が実行する設計支援プログラムを示すフローチャートである。図5に示すプログラムでは、先ず、目標タンブル比TRmおよび目標流量係数CFmが目標値として選定される(入力装置12によってユーザが希望する目標性能値を受け付ける)とともに、ベースメッシュモデル作成部20によって対象となるベースのメッシュモデル30が作成される(ステップ101)。
FIG. 5 is a flowchart showing a design support program executed by the
次に、条件設定部22によって所定の境界条件および計算条件が設定されたうえで、ベースのメッシュモデル30での各セル32の流速が計算ソルバー24によって計算され、その結果として、タンブル比TRおよび流量係数CFが算出される(ステップ102)。より具体的には、これらの流速、タンブル比TR、および流量係数CFは、所定の計算ステップ(所定時間)毎に繰り返し算出されるものである。
Next, after predetermined boundary conditions and calculation conditions are set by the
次に、最適化探索部26によって、実験計画法(DOE)または最適化アルゴリズムを用いて、設計変数(吸気ポートの各部の径やポート高さなど)の変形量が決定される(ステップ103)。
Next, the
次に、上記ステップ103において決定された要求変形量に基づいて、モーフィングが実行される(ステップ104)。次いで、ベースのメッシュモデル30の各セル32に付された境界条件をモーフィングによる形状変更後(節点移動後)の各セル32に割り付ける処理が実行される(ステップ105)。
Next, morphing is executed based on the required deformation amount determined in step 103 (step 104). Next, a process of assigning the boundary condition assigned to each
次に、モーフィングによる形状変更の対象となったセル群の中から壁面境界条件を有するセルを判定(抽出)するための処理が実行される(ステップ106)。より具体的には、上記ステップ105において各セル32に割り付けられた境界条件に関する情報を参照して、壁面境界条件を有するセルが判定(抽出)される。
Next, a process for determining (extracting) a cell having a wall boundary condition from the cell group subjected to shape change by morphing is executed (step 106). More specifically, the cell having the wall boundary condition is determined (extracted) with reference to the information regarding the boundary condition assigned to each
上記ステップ106において、壁面境界条件を有するセルでないと判定されたセル(すなわち、壁面境界以外を条件として持つセル)については、本実施形態の補間モーフィングの対象ではないので、上記ステップ104のモーフィング実行後の形状に保持される(ステップ107)。そして、当該セルについては、他の処理が終わり次第、後述するステップ120の解析計算が実行されることになる。
In
一方、上記ステップ106において、壁面境界条件を有するセルであると判定されたセルについては、壁面境界面(メッシュモデル30の表面)からの距離Riが設定されたうえで(ステップ108)、補間モーフィングの対象となるセル群を抽出するための補間対象領域が設定される(ステップ109)。また、本ステップ109では、当該補間対象領域内のセル番号がniとして取得される。
On the other hand, for the cell determined to be a cell having the wall boundary condition in
図6は、モーフィング実行前後のメッシュモデル30の一部を表した図である。より具体的には、図6(A)は、モーフィング実行前のメッシュモデル30の形状を表した図であり、図6(B)は、図6(A)に示すモーフィング拡大方向でモーフィングが実行された後のメッシュモデル30の形状を表した図である。
上記ステップ109では、図6に示すように、メッシュモデル30の表面からの距離Ri内のセル領域が補間対象領域として設定される。
FIG. 6 is a diagram showing a part of the
At
図5に示すプログラムでは、上記補間対象領域内のセル群をレイヤー層とそれ以外のセル群とに判別するために、レイヤー層判定が実行される(ステップ110)。ベースのメッシュモデル30の作成時には、レイヤー層の層数や層高さが分かっているので、モーフィングによる変形量や変形曲率からモーフィングによる変形後のレイヤー層の層高さを計算することができる。このため、本ステップ110では、レイヤー層の層高さを規定する所定の距離関数を用いてレイヤー層を判定するようにしている。
In the program shown in FIG. 5, layer layer determination is performed in order to determine the cell group in the interpolation target region as a layer layer and other cell groups (step 110). When the
尚、レイヤー層判定は、上記の手法に限らない。すなわち、テトラでレイヤー層周囲のセルが構成されている場合には、レイヤー層はプリズムセルとなるので、メッシュタイプでレイヤー層判定を行うようにしてもよい。或いは、メッシュタイプを問わず、各セル32のアスペクト比(縦横比)に基づいてレイヤー層判定を行うようにしてもよい。
The layer layer determination is not limited to the above method. That is, when cells around the layer layer are formed of tetra, the layer layer is a prism cell, and therefore the layer layer determination may be performed using a mesh type. Alternatively, the layer layer determination may be performed based on the aspect ratio (aspect ratio) of each
上記ステップ110においてレイヤー層であると判定されたセル群については、セル番号がLiとして取得されて保持される(ステップ111)。一方、上記ステップ110においてレイヤー層でないと判定された補間対象領域内のセル(セル群)については、それぞれのセル番号niが取得されたうえで、それぞれのセルに対して、ベースのメッシュモデル30のセルサイズSiが取得される(ステップ112)。
The cell group is determined to be a layer layer in
次に、上記ステップ112において取得されたセルサイズSiが所定の閾値α以下であるか否かが判別される(ステップ113)。その結果、セルサイズSiが閾値αよりも大きいと判定されたセルについては、ベースのメッシュモデル30の作成時に予め意図的に小さなセルサイズで作成されたセルではないので(つまり、元々流れが厳しい領域内のセルではないので)、モーフィングによってセルが広がったとしても問題ないと判断できる。このため、そのようなセルについては、上記ステップ104におけるモーフィング実行後の形状に保持される(ステップ107)。
Next, it is determined whether or not the cell size S i acquired in
一方、上記補間対象領域内のセルであって、上記ステップ113においてセルサイズSiが閾値α以下であると判定されたセルについては、ベースのメッシュモデル30の作成時に意図的に小さなセルサイズで作成されたセルであると判断され、そのように判断されたセル(小サイズセル)の番号がCiとして取得されて保持される(ステップ114)。
On the other hand, cells that are in the interpolation target area and for which the cell size S i is determined to be less than or equal to the threshold value α in
図7は、モーフィング実行前後のメッシュモデル30の一部を表した図である。
モーフィングが実行されると、図7(A)に示すベースの状態から図7(B)に示す状態に、各セルの各節点が移動してセルサイズが変化することになるが、モーフィングの前後において、各セル番号niは変更されない。このため、上記ステップ112〜114のように、補間対象領域内におけるベースのメッシュモデル30のレイヤー層以外の各セルのセルサイズSiと各セルのセル番号niとに基づき、モーフィング実行後のメッシュモデル30の中から小サイズセル(ベース時のセルサイズSiが閾値α以下に意図的に作成されたセル)の群を判定(抽出)することができる。
FIG. 7 is a diagram showing a part of the
When morphing is executed, the node size of each cell moves from the base state shown in FIG. 7A to the state shown in FIG. 7B, and the cell size changes. In FIG. 5, each cell number ni is not changed. Therefore, as in
図5に示すプログラムでは、次いで、上記の処理で判定されたセル番号Li、Ciのセル(すなわち、レイヤーセルおよび小サイズセル)32について、上記ステップ104におけるモーフィングによる変形量ΔSiが算出される(ステップ115)。
Next, in the program shown in FIG. 5, the deformation amount ΔS i due to the morphing in
次に、上記変形量ΔSiに基づいて、上記セル番号Li、Ciのセル32のそれぞれをモーフィング実行前の元のセルサイズに戻すために必要な補間変形量ΔXiが算出される(ステップ116)。この補間変形量ΔXiは、上記ステップ104におけるモーフィングの方向と同一方向成分の補正量である。より具体的には、図6や図7に示す例のように、レイヤー層の高さ方向にモーフィングがされたような場合には、補間変形量ΔXiについても、対象となるセルが当該高さ方向で元のセルサイズに戻るような値として算出される。
Next, based on the deformation amount ΔS i , an interpolation deformation amount ΔX i necessary for returning each of the
尚、ここでは、補間モーフィング時にセルサイズを修正する方向を、元のモーフィングの変形方向としているが、流れ解析の対象となる吸気ポート等の形状如何によっては、解析対物の各部位に応じて、任意の座標系ベクトルの方向としてもよい。 Here, the direction of correcting the cell size at the time of interpolation morphing is the deformation direction of the original morphing, but depending on each part of the analysis objective, depending on the shape of the intake port or the like that is the target of flow analysis, The direction of an arbitrary coordinate system vector may be used.
次に、上記補間変形量ΔXiに基づいて、上記セル番号Li、Ciのセル32のそれぞれが元のサイズに戻るように補間モーフィングが実行される(ステップ117)。次いで、補間モーフィング後の各セル32のアスペクト比Aiが所定の閾値γ以上であるか否かが判別される(ステップ118)。メッシュモデル30の形状によっては、補間モーフィングによって完全に元のセルサイズに戻してしまうと、メッシュが破綻してしまう可能性がある。このため、本ステップ118では、アスペクト比Aiに基づいて、補間モーフィング後の各セル32に対してメッシュ歪み判定を行うようにしている。
Next, based on the interpolation deformation amount ΔX i , interpolation morphing is executed so that each of the
尚、メッシュ歪み判定の手法としては、上記以外にも、例えば、体積が負(Negative Volume)となっているセル32に対してメッシュ歪みが発生していると判定する手法、或いは、複数の節点の重複を判定することでメッシュ歪みを判定する手法などを適宜用いることができる。
In addition to the above, as a method for determining mesh distortion, for example, a method for determining that mesh distortion has occurred in a
上記ステップ118の判定が不成立であることで、メッシュ歪みがあると判定された場合には、上記補間変形量ΔXiに任意の重み係数kを乗じて算出された補正変形量k×ΔXiを用いて、補間モーフィングによる修正量が調整される(ステップ119)。尚、この重み係数kは、補正変形量k×ΔXi≦(Si±β)を満たす範囲内で調整される。これらのステップ118および119の処理は、メッシュ歪みがなくなるまで繰り返し実行される。
If the determination in
一方、上記ステップ118の判定が成立することで、メッシュ歪みがないと判定された場合には、境界条件および計算条件が設定されたうえで、モーフィング実行後の形状に対して、各セル32についての流速の計算が実行される(ステップ120)。
On the other hand, if it is determined that there is no mesh distortion as a result of the determination in
次に、当該モーフィング実行後の形状においてタンブル比TRが安定した状態でのタンブル比TRsおよび流量係数CFsが取得される(ステップ121)。 Next, the tumble ratio TRs and the flow coefficient CFs in a state where the tumble ratio TR is stable in the shape after execution of the morphing are obtained (step 121).
次に、上記ステップ121において取得されたタンブル比TRsおよび流量係数CFsが、それぞれ上記ステップ101における目標タンブル比TRmおよび目標流量係数CFm以上であるか否かが判別される(ステップ122)。
Next, it is determined whether or not the tumble ratio TRs and the flow coefficient CFs acquired in
その結果、タンブル比TRsおよび流量係数CFsがともに目標値に達していない場合には、上記ステップ103以降の処理が繰り返し実行され、一方、タンブル比TRsおよび流量係数CFsがともに目標値に達した場合には、図5に示す設計支援プログラムの処理が終了される。
As a result, when both the tumble ratio TRs and the flow coefficient CFs have not reached the target value, the processing after the above-described
以上説明した設計支援プログラムによれば、レイヤー層およびその近傍の小サイズセル群に対しては、モーフィングによる節点移動が制約されることになる。これにより、モデルの計算精度への影響の大きなレイヤー層およびその近傍の小サイズセル群を、ベースのメッシュモデル30のように高品質に保持することができる。このため、モーフィングの実行後においても、十分な計算精度を確保することが可能となる。
According to the design support program described above, node movement due to morphing is restricted for the layer layer and the small-sized cell group in the vicinity thereof. Thereby, the layer layer having a large influence on the calculation accuracy of the model and the small size cell group in the vicinity thereof can be maintained with high quality like the
また、上記プログラムによれば、モーフィングの実行時にメッシュ歪みに起因してエラーが多く出易いレイヤー層の近傍セルに対して、十分なアスペクト比Aiが確保されるようにしているので、メッシュ歪みの抑制が可能となる。 Further, according to the above program, a sufficient aspect ratio A i is ensured for the neighboring cells in the layer layer that are likely to generate many errors due to mesh distortion during morphing. Can be suppressed.
また、レイヤー層は、モーフィングによってねじれたり、薄くなり過ぎたりし易い部位である。このため、モーフィング実行時にメッシュ歪みによるエラーが生じ易いセルは、レイヤー層近傍のセルとなる。上記プログラムによれば、モーフィング実行後のレイヤー層およびその近傍の小サイズセルが高アスペクト比に維持されるので、メッシュ歪みの発生を抑制することができる。 The layer layer is a portion that is easily twisted or thinned by morphing. For this reason, a cell in which an error due to mesh distortion is likely to occur during morphing is a cell near the layer layer. According to the above program, the layer layer after execution of morphing and the small sized cells in the vicinity thereof are maintained at a high aspect ratio, so that the occurrence of mesh distortion can be suppressed.
また、上記プログラムの手法によれば、セルサイズを変えたり、メッシュを再分割したりすることでメッシュモデルの品質を高く保持しようとする従来の手法と比べ、モーフィング後におけるレイヤー層およびその近傍の小サイズセル群の調整を追加するだけで済む。このため、モーフィングの実行時間を大きく延長させることなく、モデルの計算精度を十分に確保できるようになる。 In addition, according to the method of the above program, the layer layer and its vicinity after morphing are compared with the conventional method in which the quality of the mesh model is kept high by changing the cell size or re-dividing the mesh. All you have to do is add adjustments for small cells. For this reason, the calculation accuracy of the model can be sufficiently secured without greatly extending the execution time of morphing.
また、上記プログラムの手法によれば、メッシュを再分割したりしないので、メッシュモデル30全体の粗密分布が変わらず、これにより、メッシュモデル30の形状変更の前後で、モデルの計算結果の相対評価が十分に可能となる。このような性質は、本実施形態のシステムのように、最適化探索を行い、形状変形前後の相対評価から探索値を決定するシステムにおいて極めて有効なものである。
Further, according to the method of the above program, since the mesh is not subdivided, the density distribution of the
尚、上述した実施の形態1においては、メッシュモデル30が前記第1の発明における「構造体モデル」に相当している。また、CPU14が、上記ステップ102、または120および121の処理を実行することにより前記第1の発明における「セル情報取得手段」が、上記ステップ103の処理を実行することにより前記第1の発明における「セル変形量設定手段」が、上記ステップ104の処理を実行することにより前記第1の発明における「モーフィング実行手段」が、上記ステップ105、106、および108〜114の処理を実行することにより前記第1の発明における「特定セル群判別手段」が、上記ステップ115〜119の処理を実行することにより前記第1の発明における「節点移動制限手段」が、それぞれ実現されている。
また、CPU14が上記ステップ104の処理を行ったうえで上記ステップ115〜119の処理を行うことにより前記第2の発明における「補間モーフィング実行手段」が実現されている。
In the first embodiment described above, the
Further, the “interpolation morphing execution means” according to the second aspect of the present invention is realized by the
10 コンピューター
12 入力装置
14 CPU
16 出力装置
18 記憶装置
20 ベースメッシュモデル作成部
22 条件設定部
24 計算ソルバー
26 最適化探索部
28 モーフィング処理部
30 メッシュモデル
32 セル
Ai アスペクト比
CF、CFm、CFs 流量係数
TR、TRm、TRs タンブル比
k 重み係数
Ci、Li、ni セル番号
Ri 距離
Si セルサイズ
ΔSi モーフィング変形量
ΔXi 補間変形量
10
16
Claims (2)
解析対象となる構造体モデルを構成する複数のセルのそれぞれについて、所定の規則に従って計算結果を取得するセル情報取得手段と、
前記複数のセルの変形量を設定するセル変形量設定手段と、
前記セル変形量設定手段により設定された前記変形量に基づいて、前記複数のセルの節点移動を行うモーフィング実行手段と、
前記複数のセルのうちの壁面境界条件を有するセル群の中から、レイヤーメッシュとセルサイズが所定値以下の小サイズセル群とを判別する特定セル群判別手段と、
前記特定セル群判別手段により判別されたレイヤーメッシュおよび前記小サイズセル群に対して、モーフィングによる節点移動を制限する節点移動制限手段と、
を備えることを特徴とする設計支援装置。 A design support device for obtaining an optimum shape of a structure that satisfies a target evaluation index by numerical fluid calculation,
Cell information acquisition means for acquiring a calculation result according to a predetermined rule for each of a plurality of cells constituting a structure model to be analyzed;
Cell deformation amount setting means for setting deformation amounts of the plurality of cells;
Morphing execution means for performing node movement of the plurality of cells based on the deformation amount set by the cell deformation amount setting means;
Among cell groups having a wall boundary condition among the plurality of cells, a specific cell group discriminating means for discriminating a layer mesh and a small size cell group having a cell size of a predetermined value or less,
Nodal movement restriction means for restricting nodal movement by morphing for the layer mesh determined by the specific cell group determination means and the small size cell group;
A design support apparatus comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008134037A JP2009282748A (en) | 2008-05-22 | 2008-05-22 | Design support device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008134037A JP2009282748A (en) | 2008-05-22 | 2008-05-22 | Design support device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009282748A true JP2009282748A (en) | 2009-12-03 |
Family
ID=41453139
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008134037A Pending JP2009282748A (en) | 2008-05-22 | 2008-05-22 | Design support device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009282748A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105043798A (en) * | 2015-07-10 | 2015-11-11 | 桂林市淦隆环保科技有限公司 | Method for measuring thermal state characteristics of alcohol-based fuel combustor |
-
2008
- 2008-05-22 JP JP2008134037A patent/JP2009282748A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105043798A (en) * | 2015-07-10 | 2015-11-11 | 桂林市淦隆环保科技有限公司 | Method for measuring thermal state characteristics of alcohol-based fuel combustor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7413580B2 (en) | Generating integrated circuit floorplans using neural networks | |
US9704293B2 (en) | Finite element mesh customisation | |
JP6404909B2 (en) | How to calculate the output model of a technical system | |
AU2007208111B2 (en) | Sector meshing and neighbor searching for object interaction simulation | |
CN116245049B (en) | Node type non-structural grid boundary correction method, device, equipment and medium | |
Bonfiglioli et al. | Unsteady shock‐fitting for unstructured grids | |
CN115952752B (en) | Data processing method based on flow field simulation robustness calculation under enhanced inclined grid | |
JP5966836B2 (en) | Evaluation support method, information processing apparatus, and program | |
JP2010146161A (en) | Design support apparatus, method and program for dividing and modeling parameter space | |
JP2010122832A (en) | Apparatus, method and program for supporting multipurpose optimization design of sram shape parameter or the like | |
Liu et al. | A sequential sampling generation method for multi-fidelity model based on Voronoi region and sample density | |
JP2009258879A (en) | Design support device | |
JP5141050B2 (en) | Design method and program | |
JP2008267905A (en) | System, method, and program for supporting measures to deal with vibration | |
JP5790270B2 (en) | Structural analysis system, structural analysis program, and structural analysis method | |
Xiong et al. | A novel stencil selection method for the gradient reconstruction on unstructured grid based on OpenFOAM | |
JP2009282748A (en) | Design support device | |
JP2008217709A (en) | Designing method and program | |
JP2007199951A (en) | Design support device, design support method, and design support program for semiconductor integrated circuit | |
CN113779722B (en) | Method and device for predicting stability of gas compressor and storage medium | |
JPWO2017077610A1 (en) | Structure analysis method and structure analysis program | |
KR101235506B1 (en) | Method and apparatus for agglomerative hierarchical clustering using initial clustering | |
JP4876777B2 (en) | Finite element analysis model element division system, element division apparatus, element division method, and program thereof | |
JP2009223358A (en) | Design support apparatus | |
JP2010152863A (en) | System and method for extracting boundary node, and program |