JP2010026579A - Computational grid forming device, computational grid forming method and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、計算格子形成装置、計算格子形成方法、及びプログラムに関し、詳細には、流体解析、及び構造解析等に用いられる計算格子を形成する計算格子形成装置、計算格子形成方法、及びプログラムに関する。 The present invention relates to a calculation grid forming apparatus, a calculation grid forming method, and a program, and more particularly to a calculation grid forming apparatus, a calculation grid forming method, and a program for forming a calculation grid used for fluid analysis, structural analysis, and the like. .
近年コンピュータ等を用いて、物理現象を数値解析する様々な手法が研究、開発されている。例えば、移動物体周囲の流体解析手法の一つとして、ALE(Arbitrary Lagrangian Eulerian formulations)法が知られている。ALE法では、解析対象となる物理空間を多数の格子点で離散化し、物理空間をメッシュ状の計算格子(以下、格子という)からなる計算空間に写像する。そして、この格子を経時的に移動、変形させる等して移動物体周囲の流れを解析する。ここで形成される格子の質は流体解析の精度や安定性に大きく寄与する。 In recent years, various methods for numerical analysis of physical phenomena using computers and the like have been researched and developed. For example, an ALE (Arbitrary Lagrangian Eulerian formulations) method is known as one of fluid analysis methods around a moving object. In the ALE method, a physical space to be analyzed is discretized by a large number of grid points, and the physical space is mapped to a calculation space composed of a mesh-like calculation grid (hereinafter referred to as a grid). Then, the flow around the moving object is analyzed by moving and deforming the lattice over time. The quality of the lattice formed here greatly contributes to the accuracy and stability of the fluid analysis.
初期状態の格子(以下、初期格子)の形成法としては、(1)Geometrical Method、(2)代数式による格子形成法(Transfinite法)、(3)座標に対する楕円型偏微分方程式による格子形成法等の手法が知られている。また、格子を初期状態から移動させる格子移動法としては、(4)スプリングアナロジーによる格子移動法、(5)弾性力学的アプローチによる格子移動法、(6)速度場の偏微分方程式による平滑化、等の手法が知られている。 The initial lattice (hereinafter referred to as the initial lattice) can be formed by (1) Geometrical Method, (2) Algebraic lattice formation (Transfinite method), (3) Lattice formation method using elliptic partial differential equations for coordinates, etc. The method is known. In addition, as a lattice moving method for moving the lattice from the initial state, (4) lattice moving method by spring analogy, (5) lattice moving method by elastodynamic approach, (6) smoothing by partial differential equation of velocity field, Such a method is known.
また、(5)の弾性力学的な手法を利用して、複雑な対象に対して形状が一部変わったときの格子を作成する際、格子を弾性体と見立て、既に存在する格子の外形を変えて構造解析を行うことで、内部の格子の移動ベクトルを求め、格子の作成を簡略化する手法が開示されている(特許文献1)。
また、構造解析を対象としては、大変形を伴う場合に物体の変形が過度になりすぎないように各座標方向に対して、幾何学的な関係に基づいて変形の程度を補正する手法が開示されている(特許文献2)。
また、直交座標系において、物理量の変化の大きな箇所の格子間隔が密になるよう代数的に格子を移動させる手法が開示されている(特許文献3)。
In addition, when creating a lattice when the shape is partially changed for a complex object using the elastodynamic method of (5), the lattice is regarded as an elastic body, and the outline of the existing lattice is A technique for simplifying the creation of a lattice by obtaining a moving vector of an internal lattice by performing structural analysis instead is disclosed (Patent Document 1).
In addition, for structural analysis, a method is disclosed that corrects the degree of deformation based on a geometrical relationship with respect to each coordinate direction so that the deformation of the object does not become excessive when large deformation is involved. (Patent Document 2).
In addition, a method of algebraically moving the lattice so that the lattice spacing of locations with large physical quantity changes in the orthogonal coordinate system is disclosed (Patent Document 3).
しかしながら、上述の特許文献1の手法は、直前の格子に対するつりあい方程式をとくため、初期の格子情報が反映されず、空間解像度の制御が難しい。すなわち格子が一度つぶれてしまうと境界の位置が元の位置に戻ってもその格子は元の大きさに戻らないという不具合が起きる。また一つの剛性パラメータで格子の直交化と集中化を調節しているため、複雑な形状では対象や運動によってこのパラメータを試行錯誤的に調節しなければならないという問題がある。
However, since the method of
また、特許文献2の手法は、各格子線方向に対して過度に格子が変形しないよう補正を独立に求めるため、2次元もしくは3次元的な歪みを抑えることができないという問題がある。また、特許文献3の手法は、各格子線方向に対して補正を独立に求めるため、2次元もしくは3次元的な歪みを抑えることができない。さらに直交座標系を前提としているため、複雑な形状には対応できないという問題がある。
Further, the technique of Patent Document 2 has a problem that two-dimensional or three-dimensional distortion cannot be suppressed because correction is independently obtained so that the lattice is not excessively deformed in each lattice line direction. Moreover, since the method of
図13は、従来手法を用いて角柱状物体60の回転させた場合における流れ解析の結果出力例であり、(a)は初期状態の全体図、(b)は(a)の物体60の左上角部分を含む計算空間を拡大した図、(c)は最大変位時における全体図、(d)は(c)の角柱状物体60の上角部分の計算空間を拡大した図である。
なお、ここでは、上述のスプリングアナロジーを構造格子に拡張する手法を用いて格子を移動している。角柱の回転角度は最大45度とする。
図13に示す従来手法では、特に壁近傍の角部で格子がつぶれてしまっている。
FIGS. 13A and 13B are output examples of the flow analysis result when the
Here, the lattice is moved using a method of extending the above-described spring analogy to a structured lattice. The rotation angle of the prism is a maximum of 45 degrees.
In the conventional method shown in FIG. 13, the lattice is crushed particularly at the corners near the wall.
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、計算格子を移動させる際に生じるつぶれや歪みを抑え、高品質な計算格子を形成する計算格子形成装置、計算格子形成方法、及びプログラムを提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a calculation grid forming apparatus and a calculation grid forming apparatus that can suppress crushing and distortion generated when moving the calculation grid and form a high-quality calculation grid. A method and program are provided.
前述した目的を達成するために第1の発明は、計算空間に複数の格子点からなる計算格子を形成し、各格子点を経時的に移動させる計算格子形成装置であって、移動対象となる格子点の移動ベクトルを算出する移動ベクトル算出手段と、前記移動ベクトル算出手段によって算出された移動ベクトルに従って前記格子点の移動後の位置を逐次計算する格子移動手段と、を備え、前記移動ベクトル算出手段は、前記計算格子の格子線の交差角が垂直または略垂直となるように前記移動ベクトルを定義する直交化要請と、前記格子点が所定の規則に基づいて前記計算空間に滑らかに分布するように前記移動ベクトルを定義する平滑化要請と、移動後の計算格子の格子分布が初期状態の該当する計算格子の格子分布に近づくように前記移動ベクトルを定義する初期格子再現要請と、前記移動対象となる格子点と隣接する格子点との間隔が所定の最小間隔以上となるように前記移動ベクトルを定義する最小間隔確保要請と、前記移動対象となる格子点と隣接する格子点との間隔が所定の最大間隔以下となるように前記移動ベクトルを定義する最大間隔確保要請と、に基づき、前記移動ベクトルを算出することを特徴とする計算格子形成装置である。 In order to achieve the above-described object, the first invention is a calculation grid forming apparatus that forms a calculation grid composed of a plurality of grid points in a calculation space and moves each grid point over time, and is a moving object. Movement vector calculation means for calculating a movement vector of a lattice point; and lattice movement means for sequentially calculating a position after movement of the lattice point according to the movement vector calculated by the movement vector calculation means; The means includes an orthogonalization request for defining the movement vector so that a crossing angle of grid lines of the calculation grid is vertical or substantially vertical, and the grid points are smoothly distributed in the calculation space based on a predetermined rule. The smoothing request to define the movement vector and the movement vector so that the lattice distribution of the calculation grid after movement approaches the lattice distribution of the corresponding calculation grid in the initial state An initial grid reproduction request to be defined, a minimum interval ensuring request for defining the movement vector such that an interval between the grid point to be moved and an adjacent grid point is equal to or greater than a predetermined minimum interval, and the movement target A calculation lattice forming apparatus, wherein the movement vector is calculated based on a request for securing a maximum interval that defines the movement vector so that an interval between the lattice point and an adjacent lattice point is equal to or less than a predetermined maximum interval. It is.
また、前記平滑化要請、前記初期格子再現要請、前記最小間隔確保要請、及び前記最大間隔確保要請では、前記初期状態の計算格子の位置情報と前の格子移動ステップにおける各格子の位置情報とに基づき、それぞれ移動ベクトルを定義する。 Further, in the smoothing request, the initial lattice reproduction request, the minimum interval ensuring request, and the maximum interval ensuring request, the position information of the calculation lattice in the initial state and the position information of each lattice in the previous lattice moving step are included. Based on each, a movement vector is defined.
前記移動ベクトル算出手段は、前記直交化要請、前記平滑化要請、前記初期格子再現要請、前記最小間隔確保要請、及び前記最大間隔確保要請を満足するため、それぞれ周囲の格子点との相対的な位置関係から所定の関係式を用いて各移動ベクトルを算出し、算出された各移動ベクトルを所定の重みを用いて重ね合わせた線形和を算出し、前記格子移動手段は、算出された線形和に従って、各格子点の位置を移動する。 The movement vector calculating means may satisfy the orthogonalization request, the smoothing request, the initial lattice reproduction request, the minimum interval ensuring request, and the maximum interval ensuring request, in order to satisfy each of the relative lattice points. Each movement vector is calculated from the positional relationship using a predetermined relational expression, a linear sum obtained by superimposing the calculated movement vectors using a predetermined weight is calculated, and the lattice moving means calculates the calculated linear sum To move the position of each grid point.
また、前の時刻における格子点の位置情報に基づいて、前記移動ベクトル算出手段に対して初期値を外挿する初期値外挿手段を更に備えるようにしてもよい。 Further, an initial value extrapolating unit for extrapolating an initial value to the movement vector calculating unit based on position information of the grid point at the previous time may be further provided.
第2の発明は、計算空間に複数の格子点からなる計算格子を形成し、各格子点を経時的に移動させる計算格子形成方法であって、移動対象となる格子点の移動ベクトルを算出する移動ベクトル算出ステップと、前記移動ベクトル算出ステップによって算出された移動ベクトルに従って前記格子点の移動後の位置を逐次計算する格子移動ステップと、を備え、前記移動ベクトル算出ステップは、前記計算格子の格子線の交差角が垂直または略垂直となるように前記移動ベクトル定義する直交化要請と、前記格子点が所定の規則に基づいて前記計算空間に滑らかに分布するように前記移動ベクトルを定義する平滑化要請と、移動後の計算格子の格子分布が初期状態の該当する計算格子の格子分布に近づくように前記移動ベクトルを定義する初期格子再現要請と、前記移動対象となる格子点と隣接する格子点との間隔が所定の最小間隔以上となるように前記移動ベクトルを定義する最小間隔確保要請と、前記移動対象となる格子点と隣接する格子点との間隔が所定の最大間隔以下となるように前記移動ベクトルを定義する最大間隔確保要請と、に基づき、前記移動ベクトルを算出することを特徴とする計算格子形成方法である。 A second invention is a calculation grid forming method in which a calculation grid including a plurality of grid points is formed in a calculation space, and each grid point is moved with time, and a movement vector of a grid point to be moved is calculated. A movement vector calculation step; and a lattice movement step for sequentially calculating a position after movement of the lattice point according to the movement vector calculated by the movement vector calculation step, and the movement vector calculation step includes a lattice of the calculation lattice An orthogonalization request for defining the movement vector so that the intersection angle of the lines is vertical or substantially vertical, and a smoothing for defining the movement vector so that the grid points are smoothly distributed in the calculation space based on a predetermined rule. And an initial case that defines the movement vector so that the lattice distribution of the calculation lattice after the movement approaches the lattice distribution of the corresponding calculation lattice in the initial state. A reproduction request, a minimum interval securing request for defining the movement vector so that an interval between the lattice point to be moved and an adjacent lattice point is equal to or greater than a predetermined minimum interval, and an adjacent to the lattice point to be moved In the calculation grid forming method, the movement vector is calculated on the basis of a request for securing a maximum interval that defines the movement vector so that an interval between the grid point to be equal to or less than a predetermined maximum interval.
また、第3の発明は、コンピュータを第1の発明の計算格子形成装置として機能させるためのプログラムである。 The third invention is a program for causing a computer to function as the calculation grid forming apparatus of the first invention.
本発明により、計算格子を移動させる際に生じるつぶれや歪みを抑え、高品質な計算格子を形成する計算格子形成装置、計算格子形成方法、及びプログラムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a calculation grid forming apparatus, a calculation grid forming method, and a program that can suppress the collapse and distortion generated when moving the calculation grid and form a high-quality calculation grid.
以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本実施の形態の計算格子形成装置1により形成される計算格子について説明する図である。
図2は、本実施の形態に係る計算格子形成装置1を実現するコンピュータのハードウェア構成図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining a calculation grid formed by the calculation
FIG. 2 is a hardware configuration diagram of a computer that realizes the calculation
計算格子形成装置1は、解析対象となる物理空間を計算空間50に写像するために、計算空間50を複数の格子点で離散化し、計算格子(以下、格子という)を形成する。図1に示す計算空間50は縦方向及び横方向に交差する複数の格子線によって表現される。格子線の交差する点が格子点である。
In order to map the physical space to be analyzed to the
図1は、計算空間50の中央に置かれた角柱状の物体60を上面から見た様子を表す。図1の計算格子は、物体60の各辺の延長線上で、格子線間隔が狭くなるように形成されている。
FIG. 1 shows a state in which a
なお、図1では以下の説明の簡略化のために2次元の計算空間50を例示したが、3次元としてもよい。格子の形状は四角形に限定さるものではなく六面体としてもよい。また、計算空間50ではその座標を、2次元の場合は(ξ、η)で表し、3次元の場合は(ξ、η、ζ)で表すものとする。
また、格子ベクトルとは各格子点の位置から決定されるベクトルを表し、移動ベクトルとは、移動対象となる格子点の移動すべき向きと長さを定義するベクトルを表すものとする。
In FIG. 1, a two-
The lattice vector represents a vector determined from the position of each lattice point, and the movement vector represents a vector that defines the direction and length of the lattice point to be moved.
図2に示すように、計算格子形成装置1は、制御部3、記憶部5、メディア入出力部7、通信制御部9、入力部11、表示部13、周辺機器I/F部15等が、バス17と介して接続される。
As shown in FIG. 2, the calculation
制御部3は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等で構成される。
The
CPUは、記憶部5、ROM、記録媒体等に格納されるプログラムをRAM上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、バス17を介して接続された各装置を駆動制御し、計算格子形成装置1が行う後述する処理(図9、図11、図12参照)を実現する。
ROMは、不揮発性メモリであり、コンピュータのブートプログラムやBIOS等のプログラム、データ等を恒久的に保持している。
RAMは、揮発性メモリであり、記憶部5、ROM、記録媒体等からロードしたプログラム、データ等を一時的に保持するとともに、制御部3が各種処理を行う為に使用するワークエリアを備える。
The CPU calls and executes a program stored in the storage unit 5, ROM, recording medium, or the like to a work memory area on the RAM, drives and controls each device connected via the
The ROM is a non-volatile memory and permanently holds a computer boot program, a program such as BIOS, data, and the like.
The RAM is a volatile memory, and temporarily stores programs, data, and the like loaded from the storage unit 5, ROM, recording medium, and the like, and includes a work area used by the
記憶部5は、HDD(ハードディスクドライブ)であり、制御部3が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ、OS(オペレーティングシステム)等が格納される。プログラムに関しては、OS(オペレーティングシステム)に相当する制御プログラムや、アプリケーションプログラムが格納されている。
これらの各プログラムコードは、制御部3により必要に応じて読み出されてRAMに移され、CPUに読み出されて各種の手段として実行される。
The storage unit 5 is an HDD (hard disk drive), and stores a program executed by the
Each of these program codes is read by the
メディア入出力部7(ドライブ装置)は、データの入出力を行い、例えば、フロッピー(登録商標)ディスクドライブ、PDドライブ、CDドライブ(−ROM、−R、RW等)、DVDドライブ(−ROM、−R、−RW等)、MOドライブ等のメディア入出力装置を有する。 The media input / output unit 7 (drive device) inputs / outputs data, for example, floppy (registered trademark) disk drive, PD drive, CD drive (-ROM, -R, RW, etc.), DVD drive (-ROM, -R, -RW, etc.) and a media input / output device such as an MO drive.
通信制御部9は、通信制御装置、通信ポート等を有し、コンピュータとネットワーク19間の通信を媒介する通信インタフェースであり、ネットワーク19を介して、他のコンピュータ間との通信制御を行う。
The communication control unit 9 includes a communication control device, a communication port, and the like, and is a communication interface that mediates communication between the computer and the
入力部11は、例えば、キーボード、マウス等のポインティング・デバイス、テンキー等の入力装置であり、データの入力を行う。 The input unit 11 is, for example, a keyboard, a pointing device such as a mouse, or an input device such as a numeric keypad, and inputs data.
表示部13は、液晶パネル、CRTモニタ等のディスプレイ装置、及びディスプレイ装置と連携してコンピュータのビデオ機能を実現するための論理回路等(ビデオアダプタ等)を有する。
The
周辺機器I/F(インタフェース)部15は、コンピュータに周辺機器を接続させるためのポートであり、周辺機器I/F部15を介してコンピュータは周辺機器とのデータの送受信を行う。周辺機器I/F部15は、USBやIEEE1394やRS−232C等で構成されており、通常複数の周辺機器I/Fを有する。周辺機器との接続形態は有線、無線を問わない。
The peripheral device I / F (interface)
バス17は、各装置間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。
The
次に図3を参照しながら、計算格子形成装置1の機能構成について説明する。
図3(a)は、計算格子形成装置1全体の機能概略構成図であり、図3(b)は、格子移動演算部200についてのブロック図である。
Next, the functional configuration of the calculation
FIG. 3A is a functional schematic configuration diagram of the entire calculation
計算格子形成装置1は、図3に示すように、初期格子形成部100、格子移動演算部200、流体解析部300、及び結果出力部400を備えて構成される。
初期格子形成部100は、初期状態の格子(以下、初期格子という)を形成する。初期格子形成にはいかなる手法を用いてもよい。例えばGeometrical Method、代数式による格子形成法(Transfinite法)、座標に対する楕円型偏微分方程式による格子形成法等といった公知の手法を用いてもよい。また、予め初期格子に関するデータを記憶部5に記憶しておき、解析実行時に初期格子形成部100により記憶部5から読み出すようにしてもよい。初期格子形成部100は形成した初期格子を格子移動演算部200に出力する。
As shown in FIG. 3, the calculation
The initial
格子移動演算部200は、初期格子形成部100から入力される初期格子と、入力部11から入力されるか、或いは記憶部5から読み込んだ解析対象となる流れ場の情報及び格子情報d10等と、に基づいて格子を移動させるための演算を実行する。格子の移動とは、時刻ステップ毎に計算空間50内の各格子点の位置を変化させることであり、格子移動演算部200により逐次計算される。格子移動演算部200の行う処理については後述する。
The lattice
流体解析部300は、格子移動演算部200から入力される移動後の格子について、ヤコビ行列式、メトリック関係式等を算出し、流体計算を行う。例えば、流れ場や、各種統計量の算出、格子の経時変化等の解析を行う。そして、解析結果を結果出力部400に出力する。流体解析部300の計算後、再び格子移動演算部200に戻り、次の時刻での格子位置を求め、流体計算を行う。結果出力部400は流体解析部300から入力される解析結果を、数値やグラフ或いはグラフィック表示にて表示部13に表示する。
The
次に、格子移動演算部200について、図3(b)、図4、図5、図6、図7、図8を参照して説明する。
格子移動演算部200は、図3(b)に示すように、直交化部211、平滑化部212、初期格子再現部213、最小間隔確保部214、最大間隔確保部215、及び線形和算出部216を有する移動ベクトル算出部210と、格子移動部220とを備えて構成される。
Next, the lattice
As shown in FIG. 3B, the lattice
移動ベクトル算出部210は、各ステップ毎の各格子点の移動ベクトルを算出する。移動ベクトルはその方向及び長さにより定義される。
更に本発明の計算格子生成装置1では、移動ベクトルは、直交化部211、平滑化部212、初期格子再現部213、最小間隔確保部214、及び最大間隔確保部215の各部によるそれぞれの要請に従って決定される。
すなわち、直交化部211により各格子線がなるべく直交(直交または略直交)に交わり、格子の歪みや捩れを抑える。また、平滑化部212により格子線上に格子点が滑らかに分布し、格子間隔や位置の急激な変化を少なくする。また、初期格子再現部213により、初期の格子分布をなるべく保つ。また、最小間隔確保部214により格子間隔が狭くなりすぎないようにする。また、最大間隔確保部215により格子間隔が広くなりすぎないようにする。
The movement
Furthermore, in the calculation
In other words, the
このように、移動ベクトルの算出の際に直交化等の要請を直接入れることにより、格子がつぶれにくいという効果を得る。また、移動ベクトルの算出の際に格子点の位置に関する要請を直接与えているため、各要請の重みをユーザが直感的にコントロールしやすくなる。 As described above, by directly inputting a request for orthogonalization or the like when calculating the movement vector, an effect that the lattice is not easily broken is obtained. Further, since the request regarding the position of the grid point is directly given when calculating the movement vector, the user can easily control the weight of each request intuitively.
また、移動ベクトル算出部210は、直交化以外の各要請(平滑化部212、初期格子再現化部213、最小間隔確保部214、最大間隔確保部215)に関しては、初期格子の位置情報と、直前の格子移動ステップによって再構成された格子位置情報とを反映させて、移動ベクトルを算出するものとする。
また、各要請に対応する移動ベクトルの算出には、次に説明するように、周囲の格子点との相対的な位置関係から所定の幾何学的な関係式(後述の式(1)〜式(9))を用いて算出する。
In addition, the movement
Further, in calculating the movement vector corresponding to each request, as will be described below, a predetermined geometric relational expression (formula (1) to formula (to be described later) is obtained from the relative positional relation with the surrounding grid points. (9)).
図4は、直交化部211により決定される移動ベクトルΔPcorthについて説明する図であり、図5は、平滑化部212により決定される移動ベクトルΔPcsmoについて説明する図であり、図6は、初期格子再現部213により決定される移動ベクトルΔPciniについて説明する図であり、図7は、最小間隔確保部214により決定される移動ベクトルΔPcminについて説明する図であり、図8は、最大間隔確保部215により決定される移動ベクトルΔPcmaxについて説明する図である。
図4〜図8において、Pnw、Pn、Pne、Pe、Pse、Ps、Psw、Pw、Pcは、それぞれ格子点を表す。これらの各格子点のうち隣接する格子点を結ぶ線が格子線である。
なお、図4〜図8ではベクトルを表す符合として矢印(→)を付しているが、明細書内には、矢印を付さない。代わりに、例えば点PとベクトルPとを区別するため、ベクトルを意味する場合には「ベクトルP」と記載することとする。
FIG. 4 is a diagram for explaining the movement vector ΔPc ortho determined by the
4 to 8, Pnw, Pn, Pne, Pe, Pse, Ps, Psw, Pw, and Pc each represent a lattice point. Of these lattice points, a line connecting adjacent lattice points is a lattice line.
4 to 8, an arrow (→) is added as a symbol representing a vector, but no arrow is added in the specification. Instead, for example, in order to distinguish the point P from the vector P, the term “vector P” is used when referring to a vector.
図4に示すように、直交化部211は、各格子線の交差角が垂直または略垂直に交差するように、移動対象となる格子点(中央の格子点Pc)の移動ベクトルを算出する。具体的には、格子点Pcは、まず、点Ps側からの直交性を満足するために、点Psから立てた垂線上(例えば点Psを通り、点Pw、Pe、Psw、Pseから算出されるベクトルbに垂直な線上)に移動することが望ましい。この移動ベクトルをΔPc(s)とおく。
最終的に求める直交性を向上するための移動ベクトルΔPcorthは、2次元の場合では周囲4方向、3次元の場合では次の式(1)のように周囲6方向の移動ベクトルを重ね合わせて得られる。
As shown in FIG. 4, the
The movement vector ΔPorth for improving the orthogonality to be finally obtained is obtained by superimposing the movement vectors in the four surrounding directions in the two-dimensional case and the six surrounding directions in the three-dimensional case as in the following equation (1). can get.
ここで、ww、we、ws、wn、wh、wlは、それぞれw方向、e方向、s方向、n方向、h方向、l方向の重みであり、すべて足し合わせると1となるように算出する。
また、ww、we、ws、wn、wh、wlは、各方向の格子の長さ(格子点間隔)や直角からのずれ角を加味してその重みのバランスを変化させるものとする。
Here, w w , w e , w s , w n , w h , and w l are weights in the w direction, e direction, s direction, n direction, h direction, and l direction, respectively. Calculate so that
In addition, w w , w e , w s , w n , w h , and w l change the balance of the weights in consideration of the length of the grid in each direction (lattice point interval) and the deviation angle from the right angle. Shall.
平滑化部212は、格子点Pcが格子線上に所定の規則に従って滑らかに分布するように移動ベクトルΔPcを定義する。ここでいう「滑らかさ」及び「平滑性」とは、格子点が一部に集中したり、格子間隔比がばらついたりせずに、所定の規則に従って分布することをいう。例えば、間隔や間隔比が等しい場合、或いは等比級数に従って分布する場合等である。
具体的には、図5に示すような格子配置を考えた場合、η方向の平滑性を高める移動ベクトルΔPc(η)は以下のように与えられる。
The smoothing
Specifically, when a lattice arrangement as shown in FIG. 5 is considered, a movement vector ΔPc (η) that improves the smoothness in the η direction is given as follows.
式(2)において、上付き添え字「0」は初期の格子位置を意味する。また、式(2)は、対象とする格子点Pcが、両隣の格子Ps、Pnを結ぶ直線上に移動するとともに初期の格子間隔比を維持する位置に移動することを示している。
3次元での平滑化の格子移動ベクトルΔPcsmoは、ξ、η、ζの各方向の移動ベクトルを重ね合わせて次の式(3)のように算出される。
In equation (2), the superscript “0” means the initial lattice position. Expression (2) indicates that the target lattice point Pc moves on a straight line connecting the adjacent lattices Ps and Pn and moves to a position that maintains the initial lattice spacing ratio.
The three-dimensional smoothed lattice movement vector ΔPc smo is calculated as shown in the following equation (3) by superimposing movement vectors in each direction of ξ, η, and ζ.
ここで、wξ、wη、wζは、それぞれξ、η、ζの各方向の重みであり、すべて足し合わせると1となるように算出する。
また、この重みwξ、wη、wζは各方向の格子の初期長さに応じて変化するように定義する。
Here, w ξ , w η , and w ζ are weights in the directions of ξ, η, and ζ, respectively, and are calculated to be 1 when all are added.
The weights w ξ , w η , and w ζ are defined so as to change according to the initial length of the lattice in each direction.
初期格子再現部213は、移動後の格子分布を初期状態の格子分布に近づけるように移動ベクトルを定義する。ここで、格子分布とは、各格子線上に存在する格子点の分布を意味するものである。「格子分布を初期状態の格子分布に近づける」とは、格子線全体が伸縮した場合でもそれに伴い格子点も移動し、格子点の相対的な位置関係(分布)は変化しないという意味である。
具体的には、η方向に対して図6のような格子配置を考えた場合、格子点Pcに対する点Ps側からの初期格子の再現性に関する移動ベクトルΔPc(s)は以下の式で与えられる。
The initial
Specifically, when the lattice arrangement as shown in FIG. 6 is considered with respect to the η direction, the movement vector ΔPc (s) relating to the reproducibility of the initial lattice from the point Ps side with respect to the lattice point Pc is given by the following equation. .
式(4)は、点Pcと点Psとの格子間隔が、初期の同点間の格子間隔と等しくなるように、点Pcを、両隣の格子Ps及びPnを結ぶベクトルPsPnの方向に移動することを表している。最終的な初期格子の再現性のための移動ベクトルΔPciniは、3次元では次の式(5)のように周囲6方向の移動ベクトルを重ね合わせて得られる。 Equation (4) indicates that the point Pc is moved in the direction of the vector PsPn connecting both adjacent lattices Ps and Pn so that the lattice interval between the points Pc and Ps is equal to the initial lattice interval between the same points. Represents. The movement vector ΔPc ini for the reproducibility of the final initial lattice is obtained by superimposing the movement vectors in the six surrounding directions as in the following equation (5) in three dimensions.
ここで、ww、we、ws、wn、wh、wlは、それぞれw方向、e方向、s方向、n方向、h方向、l方向の重みであり、すべて足し合わせると1となるように算出する。
また、この重みww、we、ws、wn、wh、wlは、格子の初期長さに応じて変化するように定義する。
Here, w w , w e , w s , w n , w h , and w l are weights in the w direction, e direction, s direction, n direction, h direction, and l direction, respectively. Calculate so that
The weights w w , w e , w s , w n , w h , and w l are defined so as to change according to the initial length of the lattice.
最小間隔確保部214は、各格子点の最小間隔を確保するように移動ベクトルを定義する。具体的には、η方向に対して、図7のような格子配置を考えると、Ps側の最小格子間隔を確保するための移動ベクトルΔPc(s)は次の式(6)で与えられる。
The minimum
式(6)は、格子点Pcと格子点Psとの距離が許容最小格子間隔Δmin以下になった場合に、点Pcが点Ps側の許容最小格子間隔と等しくなるように、両隣の格子点PsとPnとを結ぶベクトルPsPnの方向に移動することを表している。 Equation (6), when the distance between the grid point Pc and the lattice point Ps becomes less than the allowable minimum grid spacing delta min, so the point Pc is equal to the allowable minimum grid spacing of points Ps side, grid on both sides The movement in the direction of the vector PsPn connecting the points Ps and Pn is shown.
ここで許容最小格子間隔には一定値を用いてもよいし、格子毎に違う値を用いてもよい。
反対側(Pn側)の格子間隔も許容最小格子間隔以下となる場合には、両者の移動ベクトルを格子長さに関する重み付けのもとで重ね合わせることでη方向の移動ベクトルを求める。
最終的に最小格子間隔の確保に関する移動ベクトルΔPcminは、ξ、η、ζ方向の各移動ベクトルを重ね合わせることにより、以下の式(7)で求められる。
Here, a fixed value may be used for the allowable minimum grid interval, or a different value may be used for each grid.
When the lattice spacing on the opposite side (Pn side) is equal to or smaller than the allowable minimum lattice spacing, the movement vector in the η direction is obtained by superimposing the movement vectors of both on the basis of the weight related to the lattice length.
Finally, the movement vector ΔPc min for securing the minimum lattice spacing is obtained by the following equation (7) by superimposing the movement vectors in the ξ, η, and ζ directions.
最大間隔確保部215は、格子点の最大間隔を確保するように移動ベクトルを定義する。具体的には、η方向に対して、図8のような格子配置を考えると、Ps側の最大格子間隔の確保のための移動ベクトルΔPc(s)は以下の式(8)で与えられる。
The maximum
式(8)は点Pcと点Psとの距離が許容最大格子間隔Δmax以上になった場合に、点Pcが点Ps側の許容最大格子間隔と等しくなるように、両隣の格子PsとPnとを結ぶベクトルPsPnの方向に移動することを表している。
ここで、許容最大格子間隔は一定値を用いてもよいし、格子毎に違う値を用いてもよい。反対側(Pn側)の格子間隔も許容最大格子間隔以上となる場合には、両者の移動ベクトルを格子長さに関する重み付けのもとで重ね合わせることにより、η方向の移動ベクトルを求める。
最終的に、最大格子間隔の確保に関する移動ベクトルΔPcmaxはξ、η、ζ方向の寄与を重ね合わせることにより、以下の式(9)で求められる。
If the distance between the formula (8) is the point Pc and the point Ps is equal to or greater than the allowable maximum grid spacing delta max, so the point Pc is equal to the allowable maximum grid spacing of points Ps side, grid on both sides Ps and Pn Represents movement in the direction of a vector PsPn connecting the two.
Here, a constant value may be used for the maximum allowable lattice spacing, or a different value may be used for each lattice. When the lattice spacing on the opposite side (Pn side) is equal to or greater than the allowable maximum lattice spacing, the movement vectors in the η direction are obtained by superimposing the movement vectors of both on the basis of the weight related to the lattice length.
Finally, the movement vector ΔPc max related to securing the maximum lattice spacing is obtained by the following formula (9) by superimposing the contributions in the ξ, η, and ζ directions.
線形和算出部216は、移動ベクトル算出部210の直交化部211、平滑化部212、初期格子再現部213、最小間隔確保部214、最大間隔確保部215によって算出された各格子点の移動ベクトルの線形和を算出して、次の時刻の格子移動ベクトルΔPcとする。線形和は次式(10)で表される。
The linear
ここで、Corth、Csmo、Cini、Cmin、Cmaxは、それぞれ直交性、平滑性、初期格子再現性、最小格子間隔の確保、最大格子間隔の確保に関する各重みである。
また、dtsubは、後述する逐次計算に用いるサブステップ(図9参照)の擬似時間刻みである。
Here, C ortho , C smo , C ini , C min , and C max are respective weights relating to orthogonality, smoothness, initial lattice reproducibility, ensuring the minimum lattice spacing, and securing the maximum lattice spacing.
Further, dt sub is a pseudo time step of a sub-step (see FIG. 9) used for sequential calculation described later.
格子移動部220は、線形和算出部216により算出された移動ベクトルの線形和ΔPcに従って格子点の移動後の位置を逐次計算する。
The
次に、図9及び図10を参照して、計算格子形成装置1における動作について説明する。
Next, with reference to FIGS. 9 and 10, the operation in the calculation
図9は、計算格子形成装置1の処理手順を示すフローチャートである。
図10は、本実施の形態の計算格子形成装置1によって得られる結果例を示す図である。
FIG. 9 is a flowchart showing a processing procedure of the calculation
FIG. 10 is a diagram illustrating a result example obtained by the calculation
計算格子形成装置1は、図9のフローチャートの手順に従って、格子を形成し、移動させ、流体解析計算を実行する。
図9において、左側が通常の流体計算の部分、右側が本実施の形態の計算格子形成装置1の実行する格子移動処理に関する部分である。格子移動処理は流体計算の時間進行の一部に組み込まれる。
The calculation
In FIG. 9, the left side is a portion related to normal fluid calculation, and the right side is a portion related to grid movement processing executed by the calculation
まず、初期格子形成部100は、初期格子に関する情報を記憶部5から読み込み(ステップS101)、格子移動演算部200へ渡す。格子移動演算部200は、格子を移動する上で必要となる初期格子情報(格子ベクトル、格子間隔)を算出し(ステップS102)、RAMに保存する。次に、初期格子形成部100は、流れ場及び格子に関する情報を有するファイルを記憶部5から読み込み(ステップS103)、格子移動演算部200へ渡す。
First, the initial
格子移動演算部200は、読み込まれた初期格子、流れ場及び格子に関する情報に基づいて、格子を移動する処理を行う。以降の処理では、各格子の移動ベクトルを、流体計算の擬似時間刻み(以下、時刻ステップという)毎に算出する。その際、各時刻ステップ内にサブステップを設け、移動ベクトルを陽解法的に逐次計算する。
The lattice
まず、ステップS104において、物体60との境界を次の時刻における位置に移動させる。ここで、サブステップの初期値を設定する。初期値には、直前の時刻の格子情報を用いる。或いは、初期値には直前の時刻以前の時刻の格子情報から外挿して与えるようにしてもよい。例えば、直前の2時刻の格子情報を初期値として与えるようにする。(ステップS105)。ただし、第1番目の時刻ステップについてはステップS105をスキップし、ステップS106へ移行する。初期値を外挿して与えた場合には、解の収束が高速化し、壁近傍の格子品質が向上することが期待できる。
First, in step S104, the boundary with the
ステップS106において、移動ベクトル算出部210は、現在の格子点の位置情報から格子ベクトルと格子間隔を算出する。そしてステップS107において、移動ベクトル算出部210は、各格子の移動ベクトルを算出する。
In step S106, the movement
移動ベクトルは、上述したようにまず直交化部211、平滑化部212、初期格子再現部213、最小間隔確保部214、及び最大間隔確保部215の各部によるそれぞれの要請が満たされるように各移動ベクトルΔPcorth、ΔPcsmo、ΔPcini、ΔPcmin、ΔPcmaxが算出される。そして、算出された各部の要請による各移動ベクトルΔPcorth、ΔPcsmo、ΔPcini、ΔPcmin、ΔPcmaxの線形和ΔPcが線形和算出部220によって算出される。すなわち、直交化、平滑化、初期格子の再現性、最小格子間隔の確保、及び最大格子間隔の確保のすべての要請を満たす移動ベクトルΔPcが決定される。格子移動部220は決定された移動ベクトルΔPcに従って、格子の位置を移動させる(ステップS108)。
As described above, the movement vector is first moved so that each request by the
移動ベクトル算出部210はステップS106〜ステップS108の処理をK回繰り返し、上限回数(Kmax)に達すると(ステップS109;Yes)、その時の移動ベクトルによって次のステップの格子位置が最終的に決定する。
その後、現ステップ及び前ステップでの各格子位置から格子移動速度を算出して(ステップS110)、流体計算部300へ移行する。
The movement
Thereafter, a lattice moving speed is calculated from each lattice position in the current step and the previous step (step S110), and the flow proceeds to the
流体解析部300では、移動後の格子位置情報を用いて、公知の流体計算処理と同様にヤコビアン(ヤコビ行列式)、メトリック関係式を算出し(ステップS111)、当該時刻ステップでの流体計算を実行する(ステップS112)。流体解析部300は、ステップS104〜ステップS112の処理をN回の時刻ステップ分だけ繰り返し、上限回数(Nmax)に達すると(ステップS113;Yes)、最終的な流れ場の状態や各種統計量の時間履歴、そのときの格子位置等を含む解析結果を結果出力部400に渡す。結果出力部400は、流体解析結果を数値やグラフ化し、或いはグラフィック表示により出力する(ステップS114)。
The
図10は、本実施の形態の計算格子形成装置1によって得られる、角柱状物体60の回転問題の結果出力例であり、(a)は初期状態の全体図、(b)は(a)の物体60の左上角部分を含む計算空間を拡大した図、(c)は最大変位時の全体図、(d)は(c)の角柱状物体60の上角部分を含む計算空間を拡大した図である。
角柱状物体60の運動は以下の式(11)により与えられるものとする。
FIGS. 10A and 10B are output examples of the result of the rotation problem of the
It is assumed that the motion of the
式(11)において、θは回転角度を表す。
また、最大回転角θmaxは45度とする。
In Expression (11), θ represents a rotation angle.
The maximum rotation angle θ max is 45 degrees.
図10(d)に示すように、本実施の形態の計算格子形成装置1によって形成された格子は最大変位時においてもつぶれや歪みが少ない。特に壁(物体)近傍において、その結果が顕著に表れている。
As shown in FIG. 10 (d), the grid formed by the calculation
以上説明したように、本実施の形態の計算格子生成装置1は、格子移動演算部200によって格子を移動させる際に、移動ベクトル算出部210によって、移動対象となる格子点の移動ベクトルを算出する。そのとき算出される移動ベクトルは、直交性、平滑性、初期格子再現性、最小格子間隔の確保、最大格子間隔の確保の各要請を満足するように定義される。その結果、つぶれや歪みが少なく、高品質な格子を形成することが可能となり、流体解析の精度を向上させることができる。
また、初期格子と直前の格子位置情報とを参照しながら移動ベクトルを算出するため、初期の格子の格子分布(空間解像度)を反映しつつ、かつ時間の進行に伴った歪みの少ない格子を構成できる。
As described above, when the lattice
In addition, since the movement vector is calculated with reference to the initial grid and the previous grid position information, a grid that reflects the grid distribution (spatial resolution) of the initial grid and that has less distortion as time progresses is configured. it can.
なお、上述の図9のフローチャートでは、境界の移動が既知の場合の処理動作を示しているが、例えば、構造解析や機構解析といった他の解析手法と連成させてもよい。その場合は、図9のフローチャートに代えて、図11または図12のフローチャートに基づく処理を行う。また、図3(a)の機能ブロック図において、「流体解析部300」に「構造解析または機構解析との連成解析部」が設けられる。
In the flowchart of FIG. 9 described above, the processing operation in the case where the movement of the boundary is known is shown. However, for example, it may be coupled with another analysis method such as structural analysis or mechanism analysis. In that case, processing based on the flowchart of FIG. 11 or 12 is performed instead of the flowchart of FIG. In the functional block diagram of FIG. 3A, the “
図11及び図12は、本実施の形態の移動ベクトル算出手法を用いて格子を形成した際に、構造解析または機構解析と連成させる場合の処理手順を示し、図11は弱連成の場合、図12は強連成の場合を示すフローチャートである。 FIG. 11 and FIG. 12 show a processing procedure for coupling with structural analysis or mechanism analysis when a lattice is formed using the movement vector calculation method of the present embodiment, and FIG. 11 shows a case of weak coupling. FIG. 12 is a flowchart showing the case of strong coupling.
図11の弱連成の例において、ステップS201〜ステップS212は、図9のステップS101〜ステップS112と同様の手法で格子を形成し、移動させ、流体計算を実行する。そして、ステップS213として、流体計算の後に構造計算または機構計算の処理を追加する。その後、ステップS204〜ステップS213までの処理を上限回数(Nmax)に達するまで繰り返し(ステップS214)、その後結果を出力して(ステップS215)、処理を終了する。 In the weakly coupled example of FIG. 11, Steps S201 to S212 form and move a lattice in the same manner as Steps S101 to S112 of FIG. 9, and execute fluid calculation. In step S213, a structure calculation or a mechanism calculation process is added after the fluid calculation. Thereafter, the processing from step S204 to step S213 is repeated until the upper limit number (Nmax) is reached (step S214), and then the result is output (step S215), and the processing is terminated.
また、図12の強連成の例においても、ステップS301〜ステップS312は、図9のステップS101〜ステップS112と同様の手法で格子を形成し、移動させ、流体計算を実行する。そして、ステップS313として、流体計算の後に構造計算または機構計算の処理を追加する(ステップS313)。強連成の場合は、流体計算と構造計算(または機構計算)の間で、力や変位の値をやり取りし、両者の釣り合いをとる。そのため、時刻ステップN内にサブステップMを設けている。サブステップを上限回数(Mmax)に達するまで繰り返しつつ(ステップS314)、非定常計算における実時間進行に相当する時間ステップを上限回数(Nmax)に達するまで繰り返す(ステップS315)。
その後、結果を出力して(ステップS316)、処理を終了する。
Also in the strongly coupled example of FIG. 12, steps S301 to S312 form and move a lattice in the same manner as steps S101 to S112 of FIG. 9, and perform fluid calculation. In step S313, a structure calculation or mechanism calculation process is added after the fluid calculation (step S313). In the case of strong coupling, force and displacement values are exchanged between fluid calculation and structural calculation (or mechanism calculation) to balance the two. Therefore, a sub-step M is provided in the time step N. While repeating the sub-step until the upper limit number (Mmax) is reached (step S314), the time step corresponding to the real time progression in the unsteady calculation is repeated until the upper limit number (Nmax) is reached (step S315).
Thereafter, the result is output (step S316), and the process is terminated.
なお、本実施の形態の計算格子の移動方法は、上述の流体解析(図9)または流体解析と構造解析との連成(図11、図12)に適用するだけでなく、構造解析に適用することも可能である。
構造解析に適用する場合には、図9のフローチャートにおいて、ステップS112における「流体計算」処理を、「構造計算」処理に置き換える。
また、図3(a)の機能ブロック図については、流体解析部300は構造解析部に置き換えられる。
Note that the calculation grid moving method of the present embodiment is not only applied to the above-described fluid analysis (FIG. 9) or the coupling between the fluid analysis and the structural analysis (FIGS. 11 and 12), but also applied to the structural analysis. It is also possible to do.
In the case of application to structural analysis, the “fluid calculation” process in step S112 is replaced with a “structural calculation” process in the flowchart of FIG.
In the functional block diagram of FIG. 3A, the
なお、上述の図9、図11、図12に示す処理を行うプログラムは、CD−ROM等の記録媒体に保持させて流通させても良いし、通信回線を介して送受信することもできる。 Note that the programs for performing the processes shown in FIGS. 9, 11, and 12 may be distributed on a recording medium such as a CD-ROM, or may be transmitted / received via a communication line.
以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る計算格子形成装置等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the calculation grid forming apparatus and the like according to the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea disclosed in the present application, and these naturally belong to the technical scope of the present invention. Understood.
1………計算格子形成装置
50………計算格子
60………物体(角柱状物体)
100………初期格子形成部
200………格子移動演算部
210………移動ベクトル算出部
211………直交化部
212………平滑化部
213………初期格子再現部
214………最小間隔確保部
215………最大間隔確保部
216………線形和算出部
220………格子移動部
300………流体解析部
400………結果出力部
1 ... Calculation
DESCRIPTION OF
Claims (9)
移動対象となる格子点の移動ベクトルを算出する移動ベクトル算出手段と、
前記移動ベクトル算出手段によって算出された移動ベクトルに従って前記格子点の移動後の位置を逐次計算する格子移動手段と、を備え、
前記移動ベクトル算出手段は、
前記計算格子の格子線の交差角が垂直または略垂直となるように前記移動ベクトルを定義する直交化要請と、
前記格子点が所定の規則に基づいて前記計算空間に滑らかに分布するように前記移動ベクトルを定義する平滑化要請と、
移動後の計算格子の格子分布が初期状態の該当する計算格子の格子分布に近づくように前記移動ベクトルを定義する初期格子再現要請と、
前記移動対象となる格子点と隣接する格子点との間隔が所定の最小間隔以上となるように前記移動ベクトルを定義する最小間隔確保要請と、
前記移動対象となる格子点と隣接する格子点との間隔が所定の最大間隔以下となるように前記移動ベクトルを定義する最大間隔確保要請と、
に基づき、前記移動ベクトルを算出することを特徴とする計算格子形成装置。 A calculation grid forming device that forms a calculation grid consisting of a plurality of grid points in a calculation space and moves each grid point over time,
A movement vector calculation means for calculating a movement vector of a lattice point to be moved;
Grid movement means for sequentially calculating the position after movement of the grid point according to the movement vector calculated by the movement vector calculation means,
The movement vector calculation means includes
An orthogonalization request for defining the movement vector so that an intersection angle of grid lines of the calculation grid is vertical or substantially vertical;
A smoothing request for defining the movement vector so that the grid points are smoothly distributed in the calculation space based on a predetermined rule;
An initial lattice reproduction request for defining the movement vector so that the lattice distribution of the calculation lattice after the movement approaches the lattice distribution of the corresponding calculation lattice in the initial state,
A minimum interval ensuring request that defines the movement vector such that an interval between the lattice point to be moved and an adjacent lattice point is equal to or greater than a predetermined minimum interval;
A maximum interval ensuring request that defines the movement vector so that an interval between the lattice point to be moved and an adjacent lattice point is equal to or less than a predetermined maximum interval;
The calculation lattice forming apparatus, wherein the movement vector is calculated based on
前記格子移動手段は、算出された線形和に従って、各格子点の位置を移動することを特徴とする請求項1記載の計算格子形成装置。 The movement vector calculating means may satisfy the orthogonalization request, the smoothing request, the initial lattice reproduction request, the minimum interval ensuring request, and the maximum interval ensuring request, in order to satisfy each of the relative lattice points. Calculate each movement vector using a predetermined relational expression from the positional relationship, calculate a linear sum obtained by superimposing each calculated movement vector using a predetermined weight,
The calculation grid forming apparatus according to claim 1, wherein the grid moving unit moves the position of each grid point according to the calculated linear sum.
移動対象となる格子点の移動ベクトルを算出する移動ベクトル算出ステップと、
前記移動ベクトル算出ステップによって算出された移動ベクトルに従って前記格子点の移動後の位置を逐次計算する格子移動ステップと、を備え、
前記移動ベクトル算出ステップは、
前記計算格子の格子線の交差角が垂直または略垂直となるように前記移動ベクトル定義する直交化要請と、
前記格子点が所定の規則に基づいて前記計算空間に滑らかに分布するように前記移動ベクトルを定義する平滑化要請と、
移動後の計算格子の格子分布が初期状態の該当する計算格子の格子分布に近づくように前記移動ベクトルを定義する初期格子再現要請と、
前記移動対象となる格子点と隣接する格子点との間隔が所定の最小間隔以上となるように前記移動ベクトルを定義する最小間隔確保要請と、
前記移動対象となる格子点と隣接する格子点との間隔が所定の最大間隔以下となるように前記移動ベクトルを定義する最大間隔確保要請と、
に基づき、前記移動ベクトルを算出することを特徴とする計算格子形成方法。 A calculation grid forming method of forming a calculation grid consisting of a plurality of grid points in a calculation space and moving each grid point over time,
A movement vector calculation step for calculating a movement vector of a lattice point to be moved;
A lattice movement step of sequentially calculating the position after movement of the lattice point according to the movement vector calculated by the movement vector calculation step,
The movement vector calculation step includes:
An orthogonalization request for defining the movement vector so that a crossing angle of grid lines of the calculation grid is vertical or substantially vertical;
A smoothing request for defining the movement vector so that the grid points are smoothly distributed in the calculation space based on a predetermined rule;
An initial lattice reproduction request for defining the movement vector so that the lattice distribution of the calculation lattice after the movement approaches the lattice distribution of the corresponding calculation lattice in the initial state,
A minimum interval ensuring request that defines the movement vector such that an interval between the lattice point to be moved and an adjacent lattice point is equal to or greater than a predetermined minimum interval;
A maximum interval ensuring request that defines the movement vector so that an interval between the lattice point to be moved and an adjacent lattice point is equal to or less than a predetermined maximum interval;
And calculating the movement vector based on the calculation grid.
前記格子移動ステップは、算出された線形和に従って、各格子点の位置を移動することを特徴とする請求項5記載の計算格子形成方法。 The movement vector calculating step may be performed in order to satisfy the orthogonalization request, the smoothing request, the initial lattice reproduction request, the minimum interval ensuring request, and the maximum interval ensuring request, respectively. Calculate each movement vector using a predetermined relational expression from the positional relationship, calculate a linear sum obtained by superimposing each calculated movement vector using a predetermined weight,
6. The calculation grid forming method according to claim 5, wherein the grid moving step moves the position of each grid point according to the calculated linear sum.
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