JP2019138846A - Wind tunnel test device and method using mutual intervention particle, and recording medium recording wind tunnel test program using mutual intervention particle - Google Patents

Wind tunnel test device and method using mutual intervention particle, and recording medium recording wind tunnel test program using mutual intervention particle Download PDF

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Abstract

To provide a method and a device for enabling implementation of wind tunnel test in which computation time of a computer is reduced.SOLUTION: A wind tunnel test device is configured to: define liquid by using a mutual intervention particle which is a virtual particle instead of liquid made of air and water; creating the wind tunnel test device into a memory space of a computer; and implement wind tunnel test by using image data instead of a wind tunnel model.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、コンピューターの仮想空間へ風洞を作成し、風洞試験を実施する方法として、風洞内を流れる流体を、仮想粒子である複数の相互干渉粒子により定義し、相互干渉粒子は、周囲に存在する相互干渉粒子や風洞試験を実施する風洞模型の形状から動作の制限を受けることで、相互干渉粒子による流れを決定し、相互干渉粒子により作られる流体の流れを使用して風洞試験を実施する風洞試験装置に関する。
As a method for creating a wind tunnel in a virtual space of a computer and conducting a wind tunnel test, the present invention defines a fluid flowing in the wind tunnel by a plurality of mutual interference particles that are virtual particles, and the mutual interference particles exist around. Determine the flow caused by the mutual interference particles by limiting the operation from the shape of the wind tunnel model that performs the mutual interference particles and the wind tunnel test, and perform the wind tunnel test using the fluid flow created by the mutual interference particles The present invention relates to a wind tunnel test apparatus.

風洞試験は、試験を行う形状の模型を作成し、空気の流れを発生させる風洞試験装置へ試験を行う模型を設置し、模型へ実際の空気の流れを当て、気流の流れを観測する。気流は視認することができないので、線状の煙を気流へ流すことで目に見える状態を作成する。試験を行う模型の表面に気圧を計測するセンサーを多数配置して、気圧の変化により、空気の流れを観測する。
In the wind tunnel test, a model of the shape to be tested is created, the model to be tested is installed in a wind tunnel testing device that generates air flow, the actual air flow is applied to the model, and the air flow is observed. Since the air current cannot be visually recognized, a visible state is created by flowing linear smoke into the air current. Many sensors that measure the atmospheric pressure are placed on the surface of the model to be tested, and the air flow is observed by changes in the atmospheric pressure.

空気の流れを煙の筋から把握するため、流れる状態を正確に把握することが難しい欠点があった。センサーを多数配置する場合は、センサーからデータを取得する装置が複雑で高価であり、センサーを設置できる場所や個数は、物理的に限界がある。
Since the air flow is grasped from the smoke streaks, it is difficult to accurately grasp the flowing state. In the case where a large number of sensors are arranged, a device for acquiring data from the sensors is complicated and expensive, and there is a physical limit on the number and location of sensors.

コンピューターを使用して流体のシミュレーションを実施する場合は、流体力学の計算モデルの選択や計算の前提条件を入力する必要があり、専門知識を持つ分析者が必要であり、計算内容によっては、スーパーコンピューターと呼ばれる高価なコンピューターを使用する必要がある。シミュレーションは、均一な表面を持つ仮想模型を使用するため、現実の挙動を再現することが難しい欠点があった。
When using a computer to simulate a fluid, it is necessary to select a computational model for fluid dynamics and enter the prerequisites for the calculation, and an analyst with specialized knowledge is required. It is necessary to use an expensive computer called a computer. Since the simulation uses a virtual model having a uniform surface, it has a drawback that it is difficult to reproduce the actual behavior.

風洞模型を製作するには費用が掛かり、製品を開発する初期段階で、多くの風洞模型について風洞試験を実施することが難しい欠点があった。
風洞試験を実施する装置の確保や試験を行う模型を作成しなければならない欠点がある。
シミュレーションを実施するには専門知識を持つ人材の確保や分析費用が発生する欠点がある。このような欠点があることで、製品を作成する企画段階で、コンセプトデザインを基に風洞試験を実施しながらデザイン変更を行うことが難しいという問題点があった。
It was expensive to manufacture a wind tunnel model, and it was difficult to conduct wind tunnel tests on many wind tunnel models at the initial stage of product development.
There is a drawback that it is necessary to create a model for securing and testing a device for performing a wind tunnel test.
There are drawbacks to conducting simulations, such as securing human resources with expertise and analysis costs. Due to these disadvantages, there is a problem that it is difficult to change the design while conducting a wind tunnel test based on the concept design at the planning stage of creating a product.

この改善策として、小型の風洞試験装置があるが、模型の制作などの基本的な問題を改善できていない。シミュレーションは、計算を前提とする必要があり、誰でもが容易に使用できない問題を改善できていない。
There is a small wind tunnel testing device as an improvement measure, but it has not improved basic problems such as making models. Simulation needs to be predicated on calculations and has not improved problems that are not easily available to anyone.

特許4268250号公報Japanese Patent No. 4268250

吉澤徴『流体力学』 東京大学出版 2001年Toru Yoshizawa “Hydrodynamics” The University of Tokyo Press 2001

解決しようとする問題点は、風洞試験は風洞試験装置が大型で高価であり、風洞試験を実施する専用の施設が必要である。コンピューターを使用して流体のシミュレーションを実施する場合は、流体力学の計算モデルの選択や計算の前提条件を入力する必要があり、専門知識を持つ分析者が必要であり、計算内容によっては、スーパーコンピューターと呼ばれる高価なコンピューターを使用する必要があり、簡易で安価な風洞試験装置が必要とされている。
The problem to be solved is that the wind tunnel test apparatus is large and expensive, and a dedicated facility for performing the wind tunnel test is required. When using a computer to simulate a fluid, it is necessary to select a computational model for fluid dynamics and enter the prerequisites for the calculation, and an analyst with specialized knowledge is required. It is necessary to use an expensive computer called a computer, and a simple and inexpensive wind tunnel testing device is required.

本発明は、コンピューターの仮想空間へ風洞を作成し、風洞内部を流れる流体の代わりに複数の粒子(以後、この粒子を「相互干渉粒子」と呼ぶ)により流体を定義する。「相互干渉粒子」は、粒子の中心点を原点とした同心円の領域(以後、斥力領域と呼ぶ)を持ち、この斥力領域に他の相互干渉粒子が存在する場合は、相互干渉粒子は、互いに反発する力を発生し、斥力領域の外側に他の相互干渉粒子が存在する場合は、近接する相互干渉粒子と互いに引き付け合う力(以後、引き付け力と呼ぶ)を発生する性質を持つと定義する。
In the present invention, a wind tunnel is created in a virtual space of a computer, and a fluid is defined by a plurality of particles (hereinafter referred to as “interference particles”) instead of the fluid flowing inside the wind tunnel. “Mutual interference particles” have a concentric region (hereinafter referred to as a repulsive force region) with the center point of the particle as the origin, and when there are other mutual interference particles in this repulsive force region, When a repulsive force is generated and other mutual interference particles exist outside the repulsive force region, it is defined as having the property of generating a force that attracts the mutual interference particles that are close to each other (hereinafter referred to as an attractive force). .

「相互干渉粒子」は、反発する力と引き付け力により互いに干渉することで「相互干渉粒子」の動きを決定し、流体の動きを模擬する。風洞試験装置をコンピュータの仮想空間へ定義し、「相互干渉粒子」によって作られる模擬流体により風洞試験を実施する風洞試験装置を最も主要な特徴とする。
The “mutual interference particles” determine the movement of the “mutual interference particles” by interfering with each other by repulsive force and attracting force, and simulate the movement of the fluid. The most important feature is a wind tunnel test device that defines a wind tunnel test device in a virtual space of a computer and performs a wind tunnel test with a simulated fluid created by “interactive interference particles”.

本発明の風洞試験装置は、コンピューターの仮想空間へ互いに干渉し合う粒子により流体を模擬することで流体力学の専門知識やコンピュータシミュレーションの計算を実施する前提条件と計算結果の分析に専門知識が必要がない利点がある。風洞試験装置をコンピューターの仮想空間へ作成することで、デザイン画の画像データを使って風洞試験ができ、風洞試験を実施しながら試験体のデザインを変更することで、時間の連続した流体の変化を観察できる利点がある。
The wind tunnel testing device of the present invention requires expertise in fluid dynamics, computer simulation simulations, and analysis of computational results by simulating fluids with particles that interfere with each other in the virtual space of the computer. There are no advantages. By creating a wind tunnel test device in the virtual space of a computer, you can perform wind tunnel tests using the image data of the design image, and by changing the design of the specimen while performing the wind tunnel test, the change in fluid over time There is an advantage that can be observed.

図1は本発明を適用した相互干渉粒子を使用した風洞試験装置の構成を示した説明図である。(実施例1)FIG. 1 is an explanatory view showing the configuration of a wind tunnel test apparatus using mutual interference particles to which the present invention is applied. Example 1 図2は同一断面を持つ模型の断面の説明図である。(実施例1)FIG. 2 is an explanatory view of a cross section of a model having the same cross section. Example 1 図3は同一断面を持つ模型の断面の画像を示した説明図である。(実施例1)FIG. 3 is an explanatory view showing an image of a cross section of a model having the same cross section. Example 1 図4は画像風洞模型のXY平面座標を示した説明図である。(実施例1)FIG. 4 is an explanatory diagram showing XY plane coordinates of the image wind tunnel model. Example 1 図5は粒子間に働く万有引力を示した説明図である。(実施例1)FIG. 5 is an explanatory diagram showing universal gravitation acting between particles. Example 1 図6は相互干渉粒子力を示した説明図である。(実施例1)FIG. 6 is an explanatory view showing the mutual interference particle force. Example 1 図7は相互干渉粒子の構造を示した説明図である。(実施例1)FIG. 7 is an explanatory view showing the structure of the mutual interference particles. Example 1 図8は相互干渉粒子へ作用する力のベクトル成分を示した説明図である。(実施例1)FIG. 8 is an explanatory diagram showing vector components of forces acting on the mutual interference particles. Example 1 図9はコンピューターのメモリー空間へ定義した風洞を示した説明図である。(実施例1)FIG. 9 is an explanatory diagram showing a wind tunnel defined in the memory space of the computer. Example 1 図10は相互干渉粒子力による流体圧力を示した説明図である。(実施例1)FIG. 10 is an explanatory view showing the fluid pressure due to the mutual interference particle force. Example 1 図11は風洞が相互干渉粒子により満たされている状態を示した説明図である。(実施例1)FIG. 11 is an explanatory view showing a state where the wind tunnel is filled with the mutual interference particles. Example 1 図12は相互干渉粒子による整流を示した説明図である。(実施例1)FIG. 12 is an explanatory view showing rectification by mutual interference particles. Example 1 図13は相互干渉粒子の生成と削除による整流を示した説明図である。(実施例1)FIG. 13 is an explanatory diagram showing rectification by generation and deletion of mutual interference particles. Example 1 図14はメモリー空間の風洞へ風洞模型となる画像を重ねた状態を示した説明図である。(実施例1)FIG. 14 is an explanatory diagram showing a state in which an image serving as a wind tunnel model is superimposed on a wind tunnel in the memory space. Example 1 図15はメモリー空間の風洞へ風洞模型をピクセル座標を使用して定義した説明図である。(実施例1)FIG. 15 is an explanatory diagram in which a wind tunnel model is defined using a pixel coordinate to a wind tunnel in a memory space. Example 1 図16はメモリー空間の風洞模型と相互干渉粒子を定義した状態の説明図である。(実施例1)FIG. 16 is an explanatory diagram of a state where a wind tunnel model of a memory space and a mutual interference particle are defined. Example 1 図17は風洞模型へ衝突した相互干渉粒子が移動する方向を決定する方法を示した説明図である。(実施例1)FIG. 17 is an explanatory view showing a method of determining the direction in which the mutual interference particles colliding with the wind tunnel model move. Example 1 図18は風洞模型へ衝突した相互干渉粒子の移動経路の決定方法の説明(その1)を示した説明図である。(実施例1)FIG. 18 is an explanatory view showing a method (part 1) for determining a moving path of mutual interference particles colliding with a wind tunnel model. Example 1 図19は風洞模型へ衝突した相互干渉粒子の移動経路の決定方法の説明(その2)を示した説明図である。(実施例1)FIG. 19 is an explanatory view showing a method (part 2) for determining the moving path of the mutual interference particles colliding with the wind tunnel model. Example 1 図20は風洞模型へ衝突した相互干渉粒子の移動経路の決定方法の説明(その3)を示した説明図である。(実施例1)FIG. 20 is an explanatory view showing an explanation (part 3) of the method for determining the movement path of the mutual interference particles colliding with the wind tunnel model. Example 1 図21は相互干渉粒子と風洞模型との剥離と移動方向の決定方法を示した説明図である。(実施例1)FIG. 21 is an explanatory diagram showing a method for determining the direction of movement and separation between the mutual interference particles and the wind tunnel model. Example 1 図22は相互干渉粒子と相互干渉粒子との干渉と移動方向の決定方法を示した説明図である。(実施例1)FIG. 22 is an explanatory view showing a method of determining the interference and the moving direction between the mutual interference particles and the mutual interference particles. Example 1 図23は相互干渉粒子を流体とした風洞試験装置の表示例を示した説明図である。(実施例1)FIG. 23 is an explanatory view showing a display example of a wind tunnel testing apparatus using mutual interference particles as a fluid. Example 1 図24は風洞模型のデザインを変更ながら風洞試験を実施した風洞試験装置の表示例を示した説明図である。(実施例1)FIG. 24 is an explanatory view showing a display example of a wind tunnel test apparatus that has conducted a wind tunnel test while changing the design of the wind tunnel model. Example 1 図25は相互干渉粒子を用いた風洞試験装置のプロセスを示した説明図である。(実施例1)FIG. 25 is an explanatory view showing a process of a wind tunnel test apparatus using mutual interference particles. Example 1 図26はXYZ空間における相互干渉粒子構造の説明図である。(実施例2)FIG. 26 is an explanatory diagram of the mutual interference particle structure in the XYZ space. (Example 2) 図27はXYZ空間の相互干渉粒子へ作用する力の成分の説明図である。(実施例2)FIG. 27 is an explanatory diagram of components of forces acting on the mutual interference particles in the XYZ space. (Example 2) 図28はコンピューターのXYZメモリー空間へ風洞を定義した説明図である。(実施例2)FIG. 28 is an explanatory diagram in which a wind tunnel is defined in the XYZ memory space of the computer. (Example 2) 図29はXYZメモリー空間の風洞へ風洞試験を行う模型を定義した説明図である。(実施例2)FIG. 29 is an explanatory diagram defining a model for performing a wind tunnel test on a wind tunnel in an XYZ memory space. (Example 2) 図30はXYZメモリー空間の風洞模型へ衝突した相互干渉粒子の移動経路の決定方法の説明図である。(実施例2)FIG. 30 is an explanatory diagram of a method of determining the movement path of the mutual interference particles that collided with the wind tunnel model in the XYZ memory space. (Example 2)

コンピューターの仮想空間へ互いに干渉し合う相互干渉粒子により流体を模擬することで、流体力学を基にした複雑な計算を実施することなく、仮想空間へ風洞試験装置を作成し、風洞試験を実施することを実現した。
Create a wind tunnel test device in a virtual space and perform a wind tunnel test without performing complicated calculations based on fluid dynamics by simulating a fluid with mutual interference particles that interfere with each other in the virtual space of a computer Realized that.

本発明は、例えば図1に示すような「相互干渉粒子を使用した風洞試験装置1」に適用される。
「実施例1」は、コンピューターの仮想空間へ2次元の風洞試験装置を作成し、2次元空間の風洞試験を実施する風洞試験装置について記載する。
風洞試験装置は空気の流れを発生させて、風洞試験を実施するが、本発明は、コンピューターの仮想空間へ風洞を作成し、風洞内部を流れる流体の代わりに複数の粒子(以後、この粒子を「相互干渉粒子」と呼ぶ)により流体を定義する。
図1は相互干渉粒子を使用した風洞試験装置の構成要素を示した図であって、風洞試験を行う形状を表現した風洞試験模型のデータを入力する「データ入力部2」と流体の流れを計算する「相互干渉粒子の計算部3」と風洞試験模型の形状を表示し、「相互干渉粒子の計算部3」で計算した相互干渉粒子の移動結果を表示する「風洞試験の表示部4」から構成される。
The present invention is applied to, for example, “wind tunnel test apparatus 1 using mutual interference particles” as shown in FIG.
“Example 1” describes a wind tunnel test apparatus that creates a two-dimensional wind tunnel test apparatus in a virtual space of a computer and performs a wind tunnel test in a two-dimensional space.
Although the wind tunnel test apparatus generates a flow of air and performs a wind tunnel test, the present invention creates a wind tunnel in a virtual space of a computer and uses a plurality of particles (hereinafter referred to as particles) instead of a fluid flowing inside the wind tunnel. The fluid is defined in terms of “interacting particles”.
FIG. 1 is a diagram showing components of a wind tunnel test apparatus using mutual interference particles, and a “data input unit 2” for inputting data of a wind tunnel test model expressing the shape of a wind tunnel test and the flow of fluid. “Mutual interference particle calculation unit 3” to be calculated and the shape of the wind tunnel test model are displayed, and the movement result of the mutual interference particle calculated by “Mutual interference particle calculation unit 3” is displayed “Wind tunnel test display unit 4” Consists of

「実施例1」で示す2次元空間の風洞試験装置は、図2の「同一断面を持つ模型の断面の説明」で示すような同一断面を持つ模型の断面を風洞試験する場合に使用する風洞試験装置である。
「図2の5」は模型全体を示している。
「図2の6」は模型の断面を斜線で示し、「図2の5」は全て「図2の6」で示した断面と同じ断面を有している。
「図2の7」は「図2の5」で示す模型の長さを示し、「図2の7」は無限の長さとした場合、代表断面での流体の流れを全体の流体の流れとすると仮定して実施するのが2次元空間の風洞試験である。
The wind tunnel test apparatus for a two-dimensional space shown in “Example 1” is used when a wind tunnel test is performed on a cross section of a model having the same cross section as shown in “Description of a cross section of a model having the same cross section” in FIG. Test equipment.
“5 in FIG. 2” shows the entire model.
“6 in FIG. 2” indicates the cross section of the model by oblique lines, and “5 in FIG. 2” has the same cross section as the cross section indicated by “6 in FIG. 2”.
“7 in FIG. 2” indicates the length of the model indicated by “5 in FIG. 2”, and “7 in FIG. 2” indicates an infinite length. The two-dimensional space wind tunnel test is carried out on the assumption.

「実施例1」は、コンピューターの仮想空間へXY平面を定義し、XY平面へ風洞を定義する。
2次元空間の風洞試験装置であるので、「図2の6」で示す断面を風洞試験を行う形状を表現した風洞試験模型とすることができる。
風洞試験を行う形状を表現した風洞試験模型は「図2の6」で示す断面であればよいので、風洞試験を行う形状を表現した風洞試験模型として模型の断面を表現した画像データを風洞試験模型とすることができる。
以後の説明では、「風洞試験を行う形状を表現した風洞試験模型として模型の断面を表現した画像データ」を「風洞模型」と呼ぶ。
In “Example 1”, an XY plane is defined in the virtual space of the computer, and a wind tunnel is defined in the XY plane.
Since this is a two-dimensional space wind tunnel test apparatus, the cross section indicated by “6 in FIG. 2” can be a wind tunnel test model expressing the shape of the wind tunnel test.
Since the wind tunnel test model representing the shape to be subjected to the wind tunnel test may have the cross section shown in “6 of FIG. 2”, the image data representing the cross section of the model is represented as the wind tunnel test model representing the shape to be subjected to the wind tunnel test. It can be a model.
In the following description, “image data expressing a cross section of a model as a wind tunnel test model expressing a shape to be subjected to a wind tunnel test” will be referred to as “wind tunnel model”.

図1の「データ入力部2」は、風洞試験を行う模型の形状を定義したデータを入力する。「図1の2」の「データ入力部」は、「風洞試験を行う形状を表現した風洞試験模型として模型の断面を表現した画像データ」である「風洞模型」を入力し、
画像データをコンピューターの記憶メモリへ保存する。
The “data input unit 2” in FIG. 1 inputs data defining the shape of the model for the wind tunnel test. The “data input unit” in “2 of FIG. 1” inputs “wind tunnel model” which is “image data representing a cross section of a model as a wind tunnel test model representing a shape for performing a wind tunnel test”.
Save the image data to the computer memory.

図3は「図2の6」で示した断面を説明した「同一断面を持つ模型の断面の画像の説明」を示している。画像データは2次元データであるので、コンピューターのメモリー空間へ定義した図3で示したXY平面へ定義することが出来る。「図3の8」は画像データの風洞模型である。風洞模型を定義した画像データは、光の3原色であるRGB値で定義されているので、一例として、風洞模型のRGB値をゼロ以上の値とし、風洞模型の背景のRGB値をゼロとすると、画像を構成するピクセル(画素)単位に風洞模型であるか、背景であるかの判断を行うことができる。背景のRGB値に範囲を設定すると中間色であっても背景と風洞模型の区別を判断できる。
FIG. 3 shows “Explanation of the image of the cross section of the model having the same cross section” explaining the cross section indicated by “6 in FIG. 2”. Since the image data is two-dimensional data, it can be defined on the XY plane shown in FIG. 3 defined in the memory space of the computer. “8 in FIG. 3” is a wind tunnel model of image data. The image data that defines the wind tunnel model is defined by RGB values that are the three primary colors of light. For example, if the RGB value of the wind tunnel model is zero or more and the RGB value of the background of the wind tunnel model is zero, It is possible to determine whether the image is a wind tunnel model or the background for each pixel constituting the image. Setting a range for the RGB value of the background makes it possible to determine the distinction between the background and the wind tunnel model even for intermediate colors.

図4は「画像風洞模型のXY平面座標の説明」を示している。
画像で定義された風洞模型はXY平面へ定義しているので、風洞模型を構成するピクセルはXY平面の座標値として定義できる。
「図4の8」は「図3の8」と同一であり風洞模型を示している。「図4のPn」は風洞模型8を構成するピクセルの1ピクセルを示している。風洞模型はXY平面に定義されているので、「図4のPn」は座標値(Xn,Yn)で示すことができる。
風洞模型の形状定義は、「図1の2」の「データ入力部」でマウスなどの座標入力装置により座標値を入力して風洞模型を定義しても良い。
FIG. 4 shows “Description of XY plane coordinates of image wind tunnel model”.
Since the wind tunnel model defined by the image is defined on the XY plane, the pixels constituting the wind tunnel model can be defined as coordinate values on the XY plane.
“8 in FIG. 4” is the same as “8 in FIG. 3” and shows a wind tunnel model. “Pn in FIG. 4” indicates one pixel constituting the wind tunnel model 8. Since the wind tunnel model is defined on the XY plane, “Pn in FIG. 4” can be represented by coordinate values (Xn, Yn).
For the definition of the shape of the wind tunnel model, the wind tunnel model may be defined by inputting coordinate values with a coordinate input device such as a mouse in the “data input unit” in “2 of FIG. 1”.

図5は「粒子間に働く万有引力の説明」を示した図である。
「図5の9」と「図5の10」は質量を持つ粒子で、
「図5の11」は、粒子9と粒子10の距離を示している。
「図5の12」は粒子9に働く引力であり、
「図5の13」は粒子10に働く引力を示し、
同じ大きさの力が反対向きに引き付ける力が働いている。
粒子9の質量をMとし、
粒子10の質量をmとし、
粒子間の距離をrとすると、
粒子間に働く引力Fは、下記の数式1によって求まるということが数学的にすでにわかっている。
FIG. 5 is a view showing “explanation of universal attraction acting between particles”.
“9 in FIG. 5” and “10 in FIG. 5” are particles having mass,
“11 in FIG. 5” indicates the distance between the particle 9 and the particle 10.
“12 in FIG. 5” is an attractive force acting on the particle 9,
“13 in FIG. 5” indicates an attractive force acting on the particle 10,
The force of the same magnitude attracts the opposite direction.
The mass of the particles 9 is M,
The mass of the particle 10 is m,
If the distance between particles is r,
It is already known mathematically that the attractive force F acting between the particles can be obtained by the following formula 1.

Figure 2019138846
Figure 2019138846

原子間の引力と斥力により働く分子力は、下記の数式2のレナード=ジョーンズ・ポテンシャルの数式U(r)によって求まるということが数学的にすでにわかっている。
It is already known mathematically that the molecular force that works due to the attractive and repulsive forces between atoms can be obtained by the following formula 2 of Leonard-Jones potential U (r).

Figure 2019138846
Figure 2019138846

数式2のqは、引力を計算する項目の次数を示し、数式2のpは、斥力を計算する項目の次数を示している。レナード=ジョーンズ・ポテンシャルの数式では、
q=6、
p=12
とした計算を実施するのが一般的である。pとqは計算モデルにより選択した数値を用いることができる。
レナード=ジョーンズ・ポテンシャルの式から引力と斥力は距離のn乗(nは整数)に反比例することが分かっている。
Q in Expression 2 indicates the order of the item for calculating the attractive force, and p in Expression 2 indicates the order of the item for calculating the repulsive force. In the Leonard-Jones potential formula:
q = 6,
p = 12
It is common to perform the calculation. For p and q, numerical values selected by a calculation model can be used.
From the Leonard-Jones potential equation, it is known that attractive force and repulsive force are inversely proportional to the nth power of the distance (n is an integer).

図6は「相互干渉粒子力の説明」を示した図である。
「図6の14」と「図6の15」は相互干渉粒子を示し、「図6の16」は相互干渉粒子14と相互干渉粒子15の間の距離を示している。「図6の17」は、相互干渉粒子14が相互干渉粒子15から受ける引き付ける力(以後、「引き付け力」と呼ぶ)を示し、「図6の18」は、相互干渉粒子14は相互干渉粒子15から反発する力(以後、「斥力」と呼ぶ)を示している。
相互干渉粒子は「引き付け力」と「斥力」を受けると定義する。相互干渉粒子は、流体を構成する気体や液体の分子の代わりに使用し、相互干渉粒子により流体を定義する仮想粒子である。相互干渉粒子は分子よりも大きく、分子間距離よりも十分離れている粒子として定義する。
以後、相互干渉粒子と他の相互干渉粒子との間に働く力を「相互干渉粒子力」と呼ぶ。
相互干渉粒子力を、下記の数式3により定義する。
FIG. 6 is a diagram showing “explanation of mutual interference particle force”.
“14 in FIG. 6” and “15 in FIG. 6” indicate mutual interference particles, and “16 in FIG. 6” indicates the distance between the mutual interference particles 14 and 15. “17 in FIG. 6” indicates an attractive force (hereinafter referred to as “attracting force”) that the mutual interference particle 14 receives from the mutual interference particle 15, and “18 in FIG. 6” indicates that the mutual interference particle 14 is a mutual interference particle. 15 shows a force repelling from 15 (hereinafter referred to as “repulsive force”).
Mutual interference particles are defined as being subject to "attractive force" and "repulsive force". The mutual interference particles are virtual particles that are used in place of gas or liquid molecules constituting the fluid and define the fluid by the mutual interference particles. Mutual interference particles are defined as particles that are larger than the molecule and well separated by the intermolecular distance.
Hereinafter, the force acting between the mutual interference particles and other mutual interference particles is referred to as “mutual interference particle force”.
The mutual interference particle force is defined by Equation 3 below.

Figure 2019138846
Figure 2019138846

数式3の斥力項の次数sは「斥力」の大きさに影響を与え、引き付け力項の次数tは
「引き付け力」の大きさに影響を与える。「引き付け力」と「斥力」の影響は次数tと次数sにより決定されるので、次数tと次数sの値を選択することで相互干渉粒子の相互干渉粒子力が影響する性質を変更することができる。
本実施例では、相互干渉粒子は分子よりも大きく、分子間距離よりも十分離れている粒子として定義するので、数式3において、s=4としt=2として計算する。
下記に示す数式4は、
数式3のs=4とし
数式3のt=2とした
数式を示している。
The order s of the repulsive force term in Equation 3 affects the magnitude of the “repulsive force”, and the order t of the attractive force term affects the magnitude of the “attractive force”. Since the influence of “attraction force” and “repulsive force” is determined by the order t and the order s, the property of the mutual interference particle force of the mutual interference particles is changed by selecting the values of the order t and the order s. Can do.
In this embodiment, the mutual interference particle is defined as a particle that is larger than the molecule and sufficiently separated from the intermolecular distance. Therefore, in Equation 3, s = 4 and t = 2.
Equation 4 shown below is
This shows an equation in which s = 4 in Equation 3 and t = 2 in Equation 3.

Figure 2019138846
Figure 2019138846

数式4において、「引き付け力」は相互干渉粒子間距離(L)の2乗に反比例し、
「斥力」は相互干渉粒子間距離(L)の4乗に反比例すると定義する。
距離(L)が大きくなると「斥力」と「引き付け力」はゼロに近い値となる。
本実施例では、相互干渉粒力を効率的に計算を実施するために、
「斥力」と「引き付け力」が十分にゼロに近くなる値となった場合はゼロとみなして計算を省略する。
In Equation 4, the “attracting force” is inversely proportional to the square of the distance (L) between the interfering particles,
“Repulsive force” is defined as being inversely proportional to the fourth power of the distance (L) between interfering particles.
When the distance (L) is increased, the “repulsive force” and the “attracting force” are close to zero.
In this embodiment, in order to efficiently calculate the mutual interference particle force,
When “repulsive force” and “attracting force” are sufficiently close to zero, it is regarded as zero and the calculation is omitted.

図7は「相互干渉粒子の構造説明」を示した図である。
「図7の19」は相互干渉粒子を示し、半径R1の大きさがある。
「図7の20」は、「斥力」が十分ゼロに近づき「斥力」の値を無視できる境界線を示し、
「図7の20」は、相互干渉粒子19の中心から半径R2の大きさの領域がある。
以後、「図7の20」の領域を「斥力有効領域」と呼ぶ。
「図7の21」は、引き付けが十分ゼロに近づき「引き付け力」の値を無視できる境界線を示し、「図7の21」は、相互干渉粒子19の中心から半径R3の大きさの領域がある。
以後、「図7の21」の領域を「引き付け力有効領域」と呼ぶ。
「斥力有効領域」へ他の相互干渉粒子の中心が存在する場合のみ「斥力」を計算し、
「引き付け力有効領域」へ他の相互干渉粒子の中心が存在する場合のみ「引き付け力」の計算を実施する。
FIG. 7 is a view showing “structure explanation of mutual interference particles”.
“19 in FIG. 7” indicates a mutual interference particle, which has a radius R1.
“20 in FIG. 7” indicates a boundary line where “repulsive force” is sufficiently close to zero and the value of “repulsive force” can be ignored,
“20 in FIG. 7” has a region having a radius R2 from the center of the mutual interference particle 19.
Hereinafter, the area “20 in FIG. 7” is referred to as “repulsive force effective area”.
“21 in FIG. 7” indicates a boundary line where the attraction is sufficiently close to zero and the value of “attracting force” can be ignored, and “21 in FIG. 7” indicates a region having a radius R3 from the center of the mutual interference particle 19. There is.
Hereinafter, the area “21 in FIG. 7” is referred to as “attractive force effective area”.
Calculate “repulsive force” only when the center of other interfering particles exists in the “repulsive effective region”
The calculation of the “attracting force” is performed only when the center of another mutual interference particle exists in the “attracting force effective region”.

図8は「相互干渉粒子へ作用する力の成分ベクトルの説明」を示した図である。
「図8の22」は相互干渉粒子を示し、相互干渉粒子22へ働く力の成分ベクトルを示している。
「図8のF1」は、X軸の正方向のベクトル成分であり、
「図8のF2」は、X軸の負方向のベクトル成分であり、
「図8のF3」は、Y軸の正方向のベクトル成分であり、
「図8のF4」は、Y軸の負方向のベクトル成分である。
相互干渉粒子へ働く力は、X軸とY軸方向のベクトル成分へ分解して表現し、ベクトル成分の合成ベクトルを計算することで相互干渉粒子の移動方向と単位時間当たりの移動距離を計算できる。
2へ一定の力が加わるように設定すると、流体の粘性を表現し、F4へ一定の力が加わるように設定すると、重力による力を表現することができる。
FIG. 8 is a diagram showing “Description of force component vectors acting on mutual interference particles”.
“22 in FIG. 8” denotes a mutual interference particle, and a force vector acting on the mutual interference particle 22 is shown.
“F 1 in FIG. 8” is a vector component in the positive direction of the X axis,
“F 2 in FIG. 8” is a vector component in the negative direction of the X axis,
“F 3 in FIG. 8” is a vector component in the positive direction of the Y-axis,
“F 4 in FIG. 8” is a vector component in the negative direction of the Y-axis.
The force acting on the mutual interference particles is expressed by being decomposed into vector components in the X-axis and Y-axis directions, and the movement direction of the mutual interference particles and the movement distance per unit time can be calculated by calculating the combined vector of the vector components. .
If a constant force is applied to F 2 , the fluid viscosity can be expressed, and if a constant force is applied to F 4 , a force due to gravity can be expressed.

図9は「コンピューターのメモリー空間へ定義した風洞の説明」を示した図である。
「図9の23」は、図1の「相互干渉粒子の計算部3」へ定義した風洞であり、コンピューターのメモリー空間のXY平面へ定義した風洞を示している。
風洞23は、X軸と平行な線とY軸と平行な線により細かく正方形に区切られている。
「図9の24」は、細かく区切られた正方形の1つを示し、コンピューターのディスプレイの1ピクセルに相当する。
「図9のP1」は、「図4のPn」を図9の風洞23のXY平面へ定義した状態を示し、図4のXY平面座標を図9のXY平面座標へ移行することで、図4のPn(Xn,Yn)の値を図9のP1(X1,Y1)と設定する。
図4に示された画像データの全てのピクセルに対して対応する図9の座標へ値を設定することで図4で定義されている風洞模型を図9の風洞23へ定義することができる。
FIG. 9 is a diagram showing “Description of a wind tunnel defined in a memory space of a computer”.
“23 in FIG. 9” is a wind tunnel defined in “Mutual Interfering Particle Calculation Unit 3” in FIG. 1, and indicates a wind tunnel defined in the XY plane of the memory space of the computer.
The wind tunnel 23 is finely divided into squares by a line parallel to the X axis and a line parallel to the Y axis.
“24 in FIG. 9” indicates one of the finely divided squares and corresponds to one pixel of the computer display.
“P1 in FIG. 9” indicates a state in which “Pn in FIG. 4” is defined in the XY plane of the wind tunnel 23 in FIG. 9, and the XY plane coordinates in FIG. 4 are changed to the XY plane coordinates in FIG. The value of Pn (Xn, Yn) of 4 is set to P1 (X1, Y1) of FIG.
The wind tunnel model defined in FIG. 4 can be defined in the wind tunnel 23 in FIG. 9 by setting values to the corresponding coordinates in FIG. 9 for all the pixels of the image data shown in FIG.

図10は「相互干渉粒子力による流体圧力の説明」を示した図である。
流体圧力は、例えば、流体が空気であれば気圧に相当する。
「図10の27と28と29と30と31と32と33と34と35」は相互干渉粒子を示し、全ての相互干渉粒子はX軸方向とY軸方向が等間隔になるように配置され、全て相互干渉粒子は同じ「斥力」と同じ「引き付け力」がある。
「図10の25」は、相互干渉粒子31の「斥力有効領域」を示し、
「図10の26」は、相互干渉粒子31の「引き付け力有効領域」を示している。
相互干渉粒子31は「斥力有効領域」と「引き付け力有効領域」にある相互干渉粒子から図6と数式4で示した相互干渉粒子力を受ける。
「図10のF1とF2とF3とF4」は、相互干渉粒子31へ働く相互干渉粒子力のベクトル成分を示している。
「図10のF1」は、相互干渉粒子27と28と29と30と31と32と33と34と35から受ける相互干渉粒子力のX軸正方向のベクトル成分を示し、
「図10のF2」は、相互干渉粒子27と28と29と30と31と32と33と34と35から受ける相互干渉粒子力のX軸負方向のベクトル成分を示し、
「図10のF3」は、相互干渉粒子27と28と29と30と31と32と33と34と35から受ける相互干渉粒子力のY軸正方向のベクトル成分を示し、
「図10のF4」は、相互干渉粒子27と28と29と30と31と32と33と34と35から受ける相互干渉粒子力のY軸負方向のベクトル成分を示している。
図10のように、相互干渉粒子を等間隔に配置した場合、相互干渉粒子31へ働く相互干渉粒子力のベクトル成分は全て同じ大きさとなる。
図10に於いて、相互干渉粒子31へ働く「斥力」が「引き付け力」よりも大きいと仮定すると相互干渉粒子31へ働くベクトルの向きは、相互干渉粒子31の中心へ向かう方向を取り、力が均衡し、図10のF1とF2とF3とF4の合成ベクトルはゼロとなる。
図10は、相互干渉粒子31へ周囲の相互干渉粒子から圧力を受けているが、相互干渉粒子31は静止している状態を示している。
FIG. 10 is a view showing “explanation of fluid pressure by mutual interference particle force”.
The fluid pressure corresponds to, for example, atmospheric pressure if the fluid is air.
“27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, and 35 in FIG. 10” indicate mutual interference particles, and all the mutual interference particles are arranged so that the X axis direction and the Y axis direction are equally spaced. All the interfering particles have the same “repulsive force” and the same “attracting force”.
“25 in FIG. 10” indicates a “repulsive force effective region” of the mutual interference particles 31;
“26 in FIG. 10” indicates an “attractive force effective region” of the mutual interference particles 31.
The mutual interference particles 31 receive the mutual interference particle force shown in FIGS. 6 and 4 from the mutual interference particles in the “repulsive force effective region” and the “attractive force effective region”.
“F 1 , F 2 , F 3 and F 4 in FIG. 10” indicate vector components of the mutual interference particle force acting on the mutual interference particles 31.
“F 1 in FIG. 10” represents a vector component in the X-axis positive direction of the mutual interference particle force received from the mutual interference particles 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34 and 35,
“F 2 in FIG. 10” represents the vector component in the negative direction of the X-axis of the mutual interference particle force received from the mutual interference particles 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34 and 35,
“F 3 in FIG. 10” represents the vector component in the positive direction of the Y-axis of the mutual interference particle force received from the mutual interference particles 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34 and 35,
“F 4 in FIG. 10” shows the vector component in the negative Y-axis direction of the mutual interference particle force received from the mutual interference particles 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34 and 35.
As shown in FIG. 10, when the mutual interference particles are arranged at equal intervals, the vector components of the mutual interference particle force acting on the mutual interference particles 31 all have the same magnitude.
In FIG. 10, assuming that the “repulsive force” acting on the mutual interference particle 31 is larger than the “attracting force”, the direction of the vector acting on the mutual interference particle 31 is the direction toward the center of the mutual interference particle 31, and the force Are balanced, and the combined vector of F 1 , F 2 , F 3 and F 4 in FIG. 10 becomes zero.
FIG. 10 shows a state in which the mutual interference particles 31 receive a pressure from the surrounding mutual interference particles 31 but the mutual interference particles 31 are stationary.

図11は「風洞が相互干渉粒子により満たされている状態の説明」を示した図である。
「図11の36」は、コンピューターのメモリー空間へ定義した風洞を示している。
「図11の37」は、風洞を満たしている円形で示されている相互干渉粒子の1つを示していている。「図11の38」は「斥力有効領域」であり、「図11の39」は「引き付け力有効領域」である。
「図11の40」は、相互干渉粒子37を中心とした六角形を示し、六角形の各頂点へ他の相互干渉粒子が存在している。
「図11の41と42」は、相互干渉粒子であり、相互干渉粒子41を中心として六角形の頂点に相互干渉粒子42が存在する。互干渉粒子42を中心として六角形の頂点頂点に相互干渉粒子41が存在する。
図11に示した相互干渉粒子は、同じ大きさの六角形の中心に存在し、六角形の各頂点に他の互干渉粒子が存在する構造になっている。この構造は、相互干渉粒子へ働く力が均衡している状態になっている。
図11は相互干渉粒子による流体の安定した構造を示している。図11は、風洞内に相互干渉粒子により満たされ、全ての相互干渉粒子の「斥力」と「引き付け力」が均衡している状態を示し、「斥力有効領域」内に近接する相互干渉粒子が存在しているので、図11で示した風洞は、相互干渉粒子で構成された流体により圧力を生じ、全ての相互干渉粒子が静止して平衡状態にあることを示している。
FIG. 11 is a diagram showing “a description of a state in which the wind tunnel is filled with mutual interference particles”.
“36 in FIG. 11” indicates a wind tunnel defined in the memory space of the computer.
“37 in FIG. 11” shows one of the interfering particles shown in a circle filling the wind tunnel. “38 in FIG. 11” is the “repulsive force effective region”, and “39 in FIG. 11” is the “attractive force effective region”.
“40 in FIG. 11” shows a hexagonal shape with the mutual interference particle 37 as the center, and other mutual interference particles exist at each vertex of the hexagon.
“41 and 42 in FIG. 11” are mutual interference particles, and the mutual interference particles 42 exist at the vertices of the hexagon with the mutual interference particles 41 as the center. The mutual interference particle 41 exists at the vertex of the hexagonal shape with the mutual interference particle 42 as the center.
The mutual interference particles shown in FIG. 11 are present at the center of a hexagon having the same size, and another mutual interference particle is present at each vertex of the hexagon. This structure is in a state where forces acting on the mutual interference particles are balanced.
FIG. 11 shows a stable structure of the fluid by the mutual interference particles. FIG. 11 shows a state where “repulsive force” and “attracting force” of all the mutual interference particles are balanced in the wind tunnel, and the mutual interference particles in the “repulsive force effective region” are close to each other. Since it exists, the wind tunnel shown in FIG. 11 produces pressure by the fluid comprised of the interfering particles, indicating that all the interfering particles are stationary and in equilibrium.

下記に示す数式5は、ニュートン力学の力を定義した公式である。「運動の変化は物体に与えられた力に比例する」ことは数学的に分かっている。
数式5に於いて、物体の質量mを1とした場合、力は単位時間当たりの物体の移動距離と等しくなる。
以後の説明に於いて、相互干渉粒子の質量を1とし、相互干渉粒子へ働く力のベクトルを矢印で記載し、矢印の長さが相互干渉粒子の単位時間当たりの移動距離を示し、矢印の方向を相互干渉粒子の移動方向として記載する。
Equation 5 shown below is a formula that defines the force of Newtonian mechanics. It is known mathematically that "changes in movement are proportional to the force applied to the object".
In Equation 5, when the mass m of the object is 1, the force is equal to the moving distance of the object per unit time.
In the following explanation, the mass of the mutual interference particle is set to 1, the force vector acting on the mutual interference particle is indicated by an arrow, the length of the arrow indicates the movement distance of the mutual interference particle per unit time, The direction is described as the moving direction of the mutual interference particles.

Figure 2019138846
Figure 2019138846

図12は、「相互干渉粒子による整流の説明」を示した図である。
図12は、図11と同じ図であり、
「図12の36」と「図11の36」は同一であり、
「図12の37」と「図11の37」は同一である。
図11と図12の異なる条件は、図12に示す円形で示した全ての相互干渉粒子に対し、X軸と平衡の力「図12の43」が初期値として与えられていることである。
以後、「図12の43」に示す相互干渉粒子に働くベクトルを移動ベクトルと呼ぶ。
図12に於いて、
全ての相互干渉粒子へ働く「斥力」と「引き付け力」は均衡していて、移動ベクトル43が与えられているので、
全ての相互干渉粒子は、移動ベクトル43の矢印の方向へ矢印の大きさだけ移動する。
斜線で示した「図12の44」は、風洞36へ流体が流れ込む入り口を示し、
斜線で示した「図12の45」は、風洞36から流体が流れ出る出口を示している。
FIG. 12 is a diagram showing “explanation of rectification by mutual interference particles”.
FIG. 12 is the same diagram as FIG.
“36 in FIG. 12” and “36 in FIG. 11” are the same,
“37 in FIG. 12” and “37 in FIG. 11” are the same.
A different condition between FIG. 11 and FIG. 12 is that an X-axis and equilibrium force “43 in FIG. 12” is given as an initial value to all the mutual interference particles indicated by the circles shown in FIG.
Hereinafter, the vector acting on the mutual interference particles indicated by “43 in FIG. 12” is referred to as a movement vector.
In FIG. 12,
Since “repulsive force” and “attracting force” acting on all the interfering particles are balanced and given a movement vector 43,
All the mutual interference particles move in the direction of the arrow of the movement vector 43 by the size of the arrow.
"44 in FIG. 12" indicated by hatching indicates an entrance through which fluid flows into the wind tunnel 36,
“45 in FIG. 12” indicated by hatching indicates an outlet through which the fluid flows from the wind tunnel 36.

図13は、「相互干渉粒子の生成と削除による整流の説明」を示した図である。図13は図12の全ての相互干渉粒子が、移動ベクトル43により移動した状態を示していて、
「図13の36」と「図12の36」は同一であり、
「図13の44」と「図12の44」は同一であり、
「図13の45」と「図12の45」は同一である。
相互干渉粒子が移動すると、「図12の44」の領域に相互干渉粒子が存在しない状態になる。入り口44の領域へ相互干渉粒子を定義することで、図11で示した六角構造を作る条件が成立した場合に入り口44へ新しい相互干渉粒子を定義する。
「図13の44」の領域内の破線で示した円形(例えば46)は、新しく相互干渉粒子を定義する位置を示している。
相互干渉粒子が出口45へ移動した場合(例えば相互干渉粒子47)、出口45の領域内にある全ての相互干渉粒子をメモリー空間から削除する。
入り口44での相互干渉粒子の生成と相互干渉粒子の移動と出口45での相互干渉粒子の削除を繰り返すことで、入り口44から出口45へ流れる相互干渉粒子による整流を作ることができる。
FIG. 13 is a diagram showing “explanation of rectification by generation and deletion of mutual interference particles”. FIG. 13 shows a state in which all the mutual interference particles in FIG.
“36 in FIG. 13” and “36 in FIG. 12” are the same,
“44 in FIG. 13” and “44 in FIG. 12” are the same,
“45 in FIG. 13” and “45 in FIG. 12” are the same.
When the mutual interference particles move, there is no mutual interference particle in the region “44 in FIG. 12”. By defining the mutual interference particles in the region of the entrance 44, a new mutual interference particle is defined at the entrance 44 when the conditions for creating the hexagonal structure shown in FIG.
A circle (for example, 46) indicated by a broken line in the region "44 in FIG. 13" indicates a position where a new mutual interference particle is defined.
When the mutual interference particles move to the outlet 45 (for example, the mutual interference particle 47), all the mutual interference particles in the region of the outlet 45 are deleted from the memory space.
By repeating generation of mutual interference particles at the entrance 44, movement of the mutual interference particles, and deletion of the mutual interference particles at the exit 45, rectification by the mutual interference particles flowing from the entrance 44 to the exit 45 can be made.

図14は、「メモリー空間の風洞へ風洞模型となる画像を重ねた状態の説明」を示した図である。
「図14の48」は「図9の23」の風洞を示している。
「図14の49」は「図4の8」の画像による風洞模型を示している。
図14は、風洞模型49をXY平面へ定義した風洞48のピクセル座標と重ね、風洞模型49をXY平面座標で表現するために、XY平面へ風洞模型49を重ねた状態を示している。
FIG. 14 is a diagram showing “a description of a state in which an image serving as a wind tunnel model is superimposed on a wind tunnel in a memory space”.
“48 in FIG. 14” indicates the wind tunnel of “23 in FIG. 9”.
“49 in FIG. 14” indicates a wind tunnel model based on the image “8 in FIG. 4”.
FIG. 14 shows a state in which the wind tunnel model 49 is overlapped with the pixel coordinates of the wind tunnel 48 defined on the XY plane, and the wind tunnel model 49 is overlapped on the XY plane in order to express the wind tunnel model 49 with the XY plane coordinates.

図15は、「メモリー空間の風洞へ風洞模型を定義した説明」を示した図である。
「図15の48」は「図14の48」と同一である。
「図15の50」は「図14の49」を風洞48のピクセルにより定義した風洞模型を示している。
FIG. 15 is a diagram showing “an explanation in which a wind tunnel model is defined in the wind tunnel of the memory space”.
“48 in FIG. 15” is the same as “48 in FIG. 14.”
“50 in FIG. 15” indicates a wind tunnel model in which “49 in FIG. 14” is defined by pixels of the wind tunnel 48.

図16は、「メモリー空間の風洞模型と相互干渉粒子を定義した説明」を示した図である。「図16の48」は「図15の48」と同一であり、
「図16の50」は「図15の50」と同一であり、
図16は、図15へ「図16の51」の相互干渉粒子を加えた状態を示している。
図16は、相互干渉粒子を51が風洞模型50と接触している状態を示している。
以後、メモリー空間へ定義した風洞について、
「相互干渉粒子」を黒塗りの円で示し、
「風洞模型の1ピクセル」を黒塗りの四角形で示し、
「何も定義されていないメモリー」を白塗りの四角形で示す。
FIG. 16 is a view showing “an explanation defining a wind tunnel model of a memory space and mutual interference particles”. “48 in FIG. 16” is the same as “48 in FIG. 15”.
“50 in FIG. 16” is the same as “50 in FIG. 15”.
FIG. 16 shows a state in which the mutual interference particles of “51 of FIG. 16” are added to FIG.
FIG. 16 shows a state in which the interfering particles 51 are in contact with the wind tunnel model 50.
After that, about the wind tunnel defined in the memory space,
"Mutual interference particles" are indicated by black circles,
“One pixel of the wind tunnel model” is indicated by a black square,
“Undefined memory” is indicated by a white rectangle.

図17は、「風洞模型へ衝突した相互干渉粒子が移動する方向を決定する方法の説明」を示した図である。
図17は図16の相互干渉粒子と風洞模型が衝突している箇所を拡大表示したものである。本実施例では、相互干渉粒子は風洞模型から「斥力」と「引き付け力」を受けないとして説明する。通常、流体が物体に衝突した場合、衝突面の傾斜に従って流体は進む方向が変更される。物体の傾斜は角度計算が必要であり、斜面の傾斜が明確になっている必要がある。流体が進行方向と直交した面と衝突した場合や進行方向を軸として、進行方向を軸に対称の形状である場合は、傾斜角度により流体の進む方向を決定することができない場合が存在する。
図17の相互干渉粒子52は、周囲の相互干渉粒子の干渉を受けてた結果として、X軸と平行に移動し、P2で風洞模型53と衝突している。この場合、P2と接触している風洞模型はP2の進行方向と直交する面であるため、風洞模型の傾斜によりP2の進行方向を変更する計算を行えない状態にある。
FIG. 17 is a diagram showing “an explanation of a method for determining the direction in which the mutual interference particles colliding with the wind tunnel model move”.
FIG. 17 is an enlarged view of a location where the mutual interference particles of FIG. 16 collide with the wind tunnel model. In this embodiment, it is assumed that the mutual interference particles do not receive “repulsive force” and “attracting force” from the wind tunnel model. Normally, when a fluid collides with an object, the direction in which the fluid travels is changed according to the inclination of the collision surface. The inclination of the object requires angle calculation, and the inclination of the slope needs to be clear. When the fluid collides with a surface orthogonal to the traveling direction or when the traveling direction is the axis and the shape is symmetrical with respect to the traveling direction, the fluid traveling direction may not be determined by the inclination angle.
As a result of receiving interference from surrounding mutual interference particles, the mutual interference particles 52 in FIG. 17 move parallel to the X axis and collide with the wind tunnel model 53 at P2. In this case, since the wind tunnel model in contact with P2 is a plane orthogonal to the traveling direction of P2, the calculation for changing the traveling direction of P2 cannot be performed due to the inclination of the wind tunnel model.

下記の数式6は、物体が流体から受ける抗力(抵抗)Dを計算する公式であり、数学的に分かっている。数式6から、抗力Dは物体の断面積Sに比例することが分かる。数式6の断面積Sは、流体の進行方向と直角に交わる断面積である。流体は抗力(抵抗)の少ない方向へ流れる性質があることは物理学的にすでにわかっている。
Equation 6 below is a formula for calculating a drag (resistance) D that an object receives from a fluid, and is mathematically known. From Formula 6, it can be seen that the drag D is proportional to the cross-sectional area S of the object. The cross-sectional area S in Equation 6 is a cross-sectional area that intersects the fluid traveling direction at a right angle. It is already known physically that fluid has the property of flowing in the direction of less drag (resistance).

Figure 2019138846
Figure 2019138846

「図17の52」は、相互干渉粒子であり、相互干渉粒子52が単位時間に進み「図17のP2」へ移動し、「図17の53」の風洞模型へ衝突した状態を示している。
相互干渉粒子P2のXY平面での座標値は(X2,Y2)である。
P2は、X軸と平行に移動しているので、P2が風洞模型53へ与える抵抗は、風洞模型53の断面積により決定でき、断面は、Y軸と平行な面である。
図17に於いて、
「図17の直交線A」は、P2´(X2+1,Y2)を通り、相互干渉粒子P2が移動する直線と直交する線を示している。「図17の直交線B」は、P2´´(X2+2,Y2)を通り、相互干渉粒子P2が移動する直線と直交する線を示している。
「図17の54」は、交点P2´(X2+1,Y2)からY軸正方向の風洞模型の境界までの距離を示し、「図17の55」は、交点P2´(X2+1,Y2)からY軸負方向の風洞模型の境界までの距離を示している。風洞53の厚みが一定とすると、「図17の54」と「図17の55」で示される距離は断面と比例するので、
「図17の54」と「図17の55」の距離の長さは、風洞53を直交線Aにより切断された断面と比例する。「図17の54」は「図17の55」よりも距離が短い。従って、相互干渉粒子P2は抵抗が小さい「図17の56」で示した矢印の方向へ移動すると決定できる。
「図17の54」と「図17の55」の距離の長さが同じ場合は、P2´´(X2+2,Y2)を通る直交線BについてY軸方向の風洞模型の境界までの距離を比較する。nを正整数とし、座標(X2+n,Y2)を原点とし、原点を中心としてY軸の正方向とY軸の負方向の風洞模型の境界までの距離を比較し、距離が小さい方向へ相互干渉粒子が移動すると決定する。
全ての断面が同じで、断面の大きさに差が生じない場合は、コンピューターの1桁の乱数発生機能を使用し、偶数であればY軸の正方向へ移動し、奇数であればY軸の負方向へ移動すると決定する。
“52 in FIG. 17” is a mutual interference particle, and shows a state in which the mutual interference particle 52 advances to unit time and moves to “P2 in FIG. 17” and collides with the wind tunnel model “53 in FIG. 17”. .
The coordinate value of the mutual interference particle P2 on the XY plane is (X2, Y2).
Since P2 moves in parallel with the X axis, the resistance that P2 gives to the wind tunnel model 53 can be determined by the cross-sectional area of the wind tunnel model 53, and the cross section is a plane parallel to the Y axis.
In FIG.
The “orthogonal line A in FIG. 17” indicates a line that passes through P2 ′ (X2 + 1, Y2) and is orthogonal to the straight line on which the mutual interference particle P2 moves. The “orthogonal line B in FIG. 17” indicates a line that passes through P2 ″ (X2 + 2, Y2) and is orthogonal to the straight line on which the mutual interference particle P2 moves.
“54 in FIG. 17” indicates the distance from the intersection P2 ′ (X2 + 1, Y2) to the boundary of the wind tunnel model in the positive direction of the Y axis, and “55 in FIG. 17” indicates Y from the intersection P2 ′ (X2 + 1, Y2). The distance to the boundary of the wind tunnel model in the negative axis direction is shown. If the thickness of the wind tunnel 53 is constant, the distance indicated by “54 in FIG. 17” and “55 in FIG. 17” is proportional to the cross section.
The length of the distance between “54 in FIG. 17” and “55 in FIG. 17” is proportional to the cross section in which the wind tunnel 53 is cut by the orthogonal line A. “54 in FIG. 17” is shorter than “55 in FIG. 17”. Accordingly, it can be determined that the mutual interference particle P2 moves in the direction of the arrow indicated by “56 in FIG.
When the distance lengths of “54 in FIG. 17” and “55 in FIG. 17” are the same, the distance to the boundary of the wind tunnel model in the Y-axis direction is compared for the orthogonal line B passing through P2 ″ (X2 + 2, Y2). To do. n is a positive integer, coordinates (X2 + n, Y2) is the origin, the distance from the origin to the center of the wind tunnel model in the positive direction of the Y-axis and the negative direction of the Y-axis is compared, and mutual interference occurs in the direction of smaller distance Determine that the particles are moving.
If all cross sections are the same and there is no difference in cross-sectional size, use the computer's one-digit random number generation function. If it is an even number, it moves in the positive direction of the Y axis. To move in the negative direction.

図18は、「風洞模型へ衝突した相互干渉粒子の移動経路の決定方法の説明(その1)」を示した図である。
図18は図17と同じ状態を示し、
「図18の53」と「図17の53」は同一であり、
「図18の56」と「図17の56」は同一であり、
「図18のP2」と「図17のP2」は同一である。
「図18の57」は相互干渉粒子P2へ働いている移動ベクトルを示している。
図18に於いて、相互干渉粒子P2はXY座標値(X2,Y2)にあり、風洞模型53と衝突している。
図17の説明から、図18の相互干渉粒子P2は矢印56の方向へ移動方向を変更する。
相互干渉粒子P2は、風洞模型53から「斥力」と「引き付け力」を受けないので、風洞模型53の形状に沿って移動すると定義する。
「図18の58」は、「図9の24」で示した風洞を定義している1ピクセルの辺の長さを示し、「図18の59」は、風洞を定義している1ピクセルの対角線の長さを示している。風洞を定義しているピクセルは風洞や風洞模型に対して十分小さい大きさであるので、数学的な考察に従い、「図18の58」と「図18の59」の長さは、同じ程度の長さとして考えてもよい。
相互干渉粒子P2は、移動ベクトル57で移動する。相互干渉粒子P2は、風洞模型53と接していなければ、(X2+2,Y2)へ進むことになり、相互干渉粒子P2は2ピクセルの距離を移動する。
風洞模型53が存在するため、風洞模型53の形状に沿って2ピクセルの分の距離を移動するので、相互干渉粒子P2は(X2+2,Y2+2)の座標へ移動すると決定する。
「図18の60」は、相互干渉粒子P2が移動したベクトルを示し、
「相互干渉粒子P2´」の移動ベクトルとなると決定する。
FIG. 18 is a view showing “Description of a method for determining a movement path of mutual interference particles colliding with a wind tunnel model (part 1)”.
18 shows the same state as FIG.
“53 in FIG. 18” and “53 in FIG. 17” are the same,
“56 in FIG. 18” and “56 in FIG. 17” are the same,
“P2 in FIG. 18” and “P2 in FIG. 17” are the same.
“57 in FIG. 18” indicates a movement vector acting on the mutual interference particle P2.
In FIG. 18, the mutual interference particle P2 is at the XY coordinate values (X2, Y2) and collides with the wind tunnel model 53.
From the description of FIG. 17, the mutual interference particle P <b> 2 of FIG. 18 changes the moving direction in the direction of the arrow 56.
It is defined that the mutual interference particle P2 moves along the shape of the wind tunnel model 53 because it does not receive “repulsive force” and “attraction force” from the wind tunnel model 53.
“58 in FIG. 18” indicates the side length of one pixel defining the wind tunnel indicated by “24 in FIG. 9”, and “59 in FIG. 18” indicates one pixel defining the wind tunnel. The length of the diagonal line is shown. Since the pixels defining the wind tunnel are sufficiently small in size relative to the wind tunnel or wind tunnel model, the lengths of “58 in FIG. 18” and “59 in FIG. It may be considered as a length.
The mutual interference particle P <b> 2 moves with the movement vector 57. If the mutual interference particle P2 is not in contact with the wind tunnel model 53, it proceeds to (X2 + 2, Y2), and the mutual interference particle P2 moves a distance of 2 pixels.
Since the wind tunnel model 53 exists, the distance of 2 pixels moves along the shape of the wind tunnel model 53, so that the mutual interference particle P2 is determined to move to the coordinates of (X2 + 2, Y2 + 2).
“60 in FIG. 18” indicates a vector in which the mutual interference particle P2 has moved,
It is determined that it becomes the movement vector of “mutual interference particle P2 ′”.

図19は、「風洞模型へ衝突した相互干渉粒子の移動経路の決定方法の説明(その2)」を示した図である。
「図19の61」は相互干渉粒子P3へ働いている移動ベクトルを示している。
図19に於いて、相互干渉粒子P3はXY座標値(X3,Y3)にあり、風洞模型64と衝突している。
相互干渉粒子P3は、移動ベクトル61で移動する。相互干渉粒子P3は、風洞模型64と接していなければ、(X3+2,Y3)へ進むことになり、相互干渉粒子P3は2ピクセルの距離を移動する。
風洞模型64が存在するため、風洞模型64の形状に沿って2ピクセルの分の距離を移動するので、移動経路62と移動経路63を経て、相互干渉粒子P3は(X3+1,Y3+2)の座標へ移動すると決定する。
「図19の65」は、相互干渉粒子P3が移動したベクトルを示し、
「相互干渉粒子P3´」の移動ベクトルとなると決定する。
FIG. 19 is a diagram showing “Description of a method for determining a movement path of mutual interference particles colliding with a wind tunnel model (part 2)”.
“61 in FIG. 19” indicates a movement vector acting on the mutual interference particle P3.
In FIG. 19, the mutual interference particle P3 is at the XY coordinate values (X3, Y3) and collides with the wind tunnel model 64.
The mutual interference particle P3 moves with the movement vector 61. If the mutual interference particle P3 is not in contact with the wind tunnel model 64, it proceeds to (X3 + 2, Y3), and the mutual interference particle P3 moves a distance of 2 pixels.
Since the wind tunnel model 64 exists, the distance of 2 pixels moves along the shape of the wind tunnel model 64, so that the mutual interference particle P3 goes to the coordinates of (X3 + 1, Y3 + 2) through the movement path 62 and the movement path 63. Decide to move.
“65 in FIG. 19” indicates a vector in which the mutual interference particle P3 has moved,
It is determined that it becomes the movement vector of “mutual interference particle P3 ′”.

図20は、「風洞模型へ衝突した相互干渉粒子の移動経路の決定方法の説明(その3)」を示した図である。
「図20の66」は相互干渉粒子P4へ働いている移動ベクトルを示している。
図20に於いて、
相互干渉粒子P4はXY座標値(X4,Y4)にあり、風洞模型69と衝突している。相互干渉粒子P4は、移動ベクトル66で移動する。相互干渉粒子P4は、風洞模型69と接していなければ、(X4+2,Y4)へ進むことになり、相互干渉粒子P4は2ピクセルの距離を移動する。
風洞模型69が存在するため、風洞模型69の形状に沿って2ピクセルの分の距離を移動するので、移動経路67と移動経路68を経て、相互干渉粒子P4は(X4,Y4+2)の座標へ移動すると決定する。
「図20の70」は、相互干渉粒子P4が移動したベクトルを示し、
「相互干渉粒子P4´」の移動ベクトルとなると決定する。
FIG. 20 is a diagram showing “Description of a method for determining a moving path of mutual interference particles colliding with a wind tunnel model (No. 3)”.
“66 in FIG. 20” indicates a movement vector acting on the mutual interference particle P4.
In FIG. 20,
The mutual interference particle P4 is at the XY coordinate values (X4, Y4) and collides with the wind tunnel model 69. The mutual interference particle P4 moves with the movement vector 66. If the mutual interference particle P4 is not in contact with the wind tunnel model 69, it proceeds to (X4 + 2, Y4), and the mutual interference particle P4 moves a distance of 2 pixels.
Since the wind tunnel model 69 exists, the distance of 2 pixels moves along the shape of the wind tunnel model 69, so that the mutual interference particle P4 moves to the coordinates of (X4, Y4 + 2) through the movement path 67 and the movement path 68. Decide to move.
"70 in FIG. 20" indicates a vector in which the mutual interference particle P4 has moved,
It is determined that it becomes the movement vector of “mutual interference particle P4 ′”.

図17と図18と図19と図20で示した通り、相互干渉粒子は、風洞模型と衝突した場合、図17で示した断面の面積の小さい方へ移動を変更し、風洞模型の形状に沿って、相互干渉粒子へ働いている移動ベクトルで示された移動距離を移動すると決定する。
As shown in FIGS. 17, 18, 19, and 20, when the mutual interference particles collide with the wind tunnel model, the movement is changed to the smaller cross-sectional area shown in FIG. 17, and the shape of the wind tunnel model is changed. Then, it is determined that the movement distance indicated by the movement vector acting on the mutual interference particles is to be moved.

図21は、「相互干渉粒子と風洞模型との剥離と移動方向の決定方法の説明」を示した図である。
「図21のP5」は相互干渉粒子であり、座標(X5,Y5)であることを示している。
「図21の71」は、相互干渉粒子P5の移動ベクトルのX軸成分ベクトルを示し、
「図21の72」は、相互干渉粒子P5の移動ベクトルのY軸成分ベクトルを示している。
「図21の73」は、相互干渉粒子P5の移動経路を示し、相互干渉粒子P5の移動ベクトルを同じであることを示している。
「図21の74」は、風洞模型を示している。
移動経路73は、風洞模型と衝突しないので、移動ベクトルのX軸成分ベクトルとY軸成分ベクトルの合成したベクトルと一致している。
Y軸成分ベクトル72は、相互干渉粒子P5の周囲にある相互干渉粒子からの「斥力」と「引き付け力」に決定される。相互干渉粒子P5は、P5´(X5+4,Y5−1)へ移動すると決定する。
「図21の73」は、相互干渉粒子P5が移動したベクトルを示し、
「相互干渉粒子P5´」の移動ベクトルとなると決定する。
「相互干渉粒子P5´」は、風洞模型74から離れた状態にあり、流体が風洞模型から剥離した状態を示している。
FIG. 21 is a diagram showing “description of mutual interference particles and wind tunnel model and description of method of determining moving direction”.
“P5 in FIG. 21” indicates a mutual interference particle, which indicates coordinates (X5, Y5).
“71 in FIG. 21” indicates the X-axis component vector of the movement vector of the mutual interference particle P5,
“72 in FIG. 21” indicates the Y-axis component vector of the movement vector of the mutual interference particle P5.
“73 in FIG. 21” indicates the movement path of the mutual interference particle P5 and indicates that the movement vector of the mutual interference particle P5 is the same.
“74 in FIG. 21” shows a wind tunnel model.
Since the movement path 73 does not collide with the wind tunnel model, the movement path 73 coincides with the synthesized vector of the X-axis component vector and the Y-axis component vector of the movement vector.
The Y-axis component vector 72 is determined as “repulsive force” and “attracting force” from the mutual interference particles around the mutual interference particle P5. The mutual interference particle P5 is determined to move to P5 ′ (X5 + 4, Y5-1).
“73 in FIG. 21” indicates a vector in which the mutual interference particle P5 has moved,
It is determined that it becomes the movement vector of “mutual interference particle P5 ′”.
“Mutual interference particle P5 ′” is in a state of being separated from the wind tunnel model 74, and shows a state in which the fluid is separated from the wind tunnel model.

図22は、「相互干渉粒子と相互干渉粒子との干渉と移動方向の決定方法の説明」を示した図である。
「図22の75と76」は相互干渉粒子を示し、
「図22の77」は相互干渉粒子75の移動ベクトルを示している。
「図22の78」は、相互干渉粒子76が相互干渉粒子75へ与えている「斥力」と「引き付け力」により働いている相互干渉粒子力のベクトルを示し、
「図22の79」は、相互干渉粒子力ベクトル78のY軸方向の成分ベクトルを示している。
説明を簡略化するため、相互干渉粒子75が相互干渉粒子76以外の相互干渉粒子から力が働いていないとする。「図22の80」は、相互干渉粒子75へ働くベクトル77とベクトル79の合成ベクトルとなる。「図22の75´」は、相互干渉粒子75が合成ベクトル80により移動した状態を示している。
相互干渉粒子は、「斥力有効領域」と「引き付け力有効領域」の内部にある他の相互干渉粒子から受ける力をベクトル合成することで、移動先の座標を決定することができる。
合成ベクトル80は、「相互干渉粒子75´」の移動ベクトルとなると決定する。
FIG. 22 is a diagram showing “a description of a method for determining interference and a moving direction between mutual interference particles and mutual interference particles”.
“75 and 76 in FIG. 22” indicate mutual interference particles,
“77 in FIG. 22” indicates a movement vector of the mutual interference particle 75.
“78 in FIG. 22” indicates a vector of mutual interference particle force acting by “repulsive force” and “attraction force” that the mutual interference particle 76 applies to the mutual interference particle 75;
“79 in FIG. 22” indicates a component vector in the Y-axis direction of the mutual interference particle force vector 78.
In order to simplify the explanation, it is assumed that the mutual interference particle 75 has no force acting from the mutual interference particles other than the mutual interference particle 76. “80 in FIG. 22” is a combined vector of the vector 77 and the vector 79 acting on the mutual interference particle 75. “75 ′ in FIG. 22” shows a state in which the mutual interference particles 75 are moved by the composite vector 80.
The mutual interference particles can determine the coordinates of the movement destination by vector-combining the forces received from other mutual interference particles in the “repulsive force effective region” and “attractive force effective region”.
The combined vector 80 is determined to be the movement vector of the “mutual interference particle 75 ′”.

相互干渉粒子は、風洞模型の形状や他の相互干渉粒子から受ける力により移動方向を決定し、合成ベクトルが移動後の相互干渉粒子の移動ベクトルとなることで、相互干渉粒子が減速したり加速する動作を作り出す。
移動ベクトルの大きさや方向により、周囲の相互干渉粒子から受ける力の大きさや方向により相互干渉粒子により作られる流体に乱れを生み出し、相互干渉粒子による乱流や停滞流や回転流を生み出す。
The interfering particles determine the direction of movement based on the shape of the wind tunnel model and the force received from other interfering particles, and the resultant vector becomes the moving vector of the interfering particles after movement, so that the interfering particles are decelerated or accelerated. Create an action to do.
Depending on the magnitude and direction of the movement vector, the fluid produced by the mutual interference particles is turbulent depending on the magnitude and direction of the force received from the surrounding mutual interference particles, and turbulence, stagnant flow, and rotation flow due to the mutual interference particles are generated.

図23は、「相互干渉粒子を流体とした風洞試験装置の表示例」を示した図である。
「図23の81」は、コンピューターのメモリー空間へ上記説明の風洞を示し、
「図23の82」は風洞模型を示している。
風洞81の内部にあるドット(例えば83で示されたドット)は相互干渉粒子を示している。図23は、コンピューターのメモリー空間へ風洞81を作成し、風洞内部へ相互干渉粒子により流体を定義し、風洞模型82の風洞試験を実施し、時間と共に相互干渉粒子が風洞内部を流れている様子を表示した一例である。
FIG. 23 is a diagram showing a “display example of a wind tunnel test apparatus using mutual interference particles as a fluid”.
“81 in FIG. 23” indicates the wind tunnel described above to the memory space of the computer.
“82 in FIG. 23” shows a wind tunnel model.
Dots inside the wind tunnel 81 (for example, dots indicated by 83) indicate mutual interference particles. FIG. 23 shows that a wind tunnel 81 is created in a memory space of a computer, a fluid is defined inside the wind tunnel by mutual interference particles, a wind tunnel test of the wind tunnel model 82 is performed, and the mutual interference particles are flowing in the wind tunnel with time. It is an example which displayed.

図24は、「風洞模型のデザインを変更した風洞試験の表示例」を示した図である。
「図24の81」は「図23の81」と同一であり、
「図24の82」は「図23の82」と同一である。
図24は、図23で示した風洞試験を実施しながら、「図24の84」の自由曲線を座標入力装置のマウスを使用して、風洞座標を入力し自由曲線を風洞模型の一部として追加した状態を示している。追加した自由曲線84は、風洞模型82の追加した風洞模型の境界線として定義したことになり、相互干渉粒子は、自由曲線84を含む風洞模型に対して、相互干渉粒子による流体の流れが変化することで風洞試験を実施し、時間と共に相互干渉粒子が風洞内部を流れている様子を表示した一例である。自由曲線の代わりに、直線や曲線や四角形などの図形により風洞模型の形状を変更しても良い。
本風洞試験装置は、風洞試験を実施しながら風洞模型の形状を変更することで、形状の変更に伴う流体の流れを時間変化と共に観察できる特徴がある。
FIG. 24 is a diagram showing a “display example of a wind tunnel test in which the design of the wind tunnel model is changed”.
“81 in FIG. 24” is the same as “81 in FIG. 23”.
“82 in FIG. 24” is the same as “82 in FIG. 23”.
FIG. 24 shows that the free curve of “84 of FIG. 24” is input using the mouse of the coordinate input device while the wind tunnel test shown in FIG. 23 is performed, and the free curve is set as a part of the wind tunnel model. The added state is shown. The added free curve 84 is defined as the boundary line of the added wind tunnel model 82, and the mutual interference particles are different from the wind tunnel model including the free curve 84 in that the fluid flow caused by the mutual interference particles changes. This is an example in which a wind tunnel test was performed, and the state in which the interfering particles are flowing in the wind tunnel with time is displayed. Instead of a free curve, the shape of the wind tunnel model may be changed by a figure such as a straight line, a curve, or a rectangle.
The present wind tunnel test apparatus has a feature that the flow of the fluid accompanying the change of the shape can be observed with time change by changing the shape of the wind tunnel model while performing the wind tunnel test.

図25は相互干渉粒子を用いた風洞試験装置のプロセスを示した流れ図である。
「図25のS1」は、コンピューターのメモリー空間へ風洞を定義するメモリーを確保する。「図25のS2」で、風洞試験を実施する風洞模型となる画像データを入力する。
「図25のD1」は、外部記憶装置で、「図25のD2」は、マウスなどの座標入力装置である。入力する画像データは、「図25のD1」で保管されている画像データファイルを読み込む。或いは、「図25のD2」の座標入力装置により風洞模型の形状を座標値として入力して風洞模型の形状を入力してもよい。
FIG. 25 is a flowchart showing the process of the wind tunnel test apparatus using the mutual interference particles.
“S1 in FIG. 25” secures a memory defining a wind tunnel in the memory space of the computer. In “S2 of FIG. 25”, image data serving as a wind tunnel model for performing the wind tunnel test is input.
“D1 in FIG. 25” is an external storage device, and “D2 in FIG. 25” is a coordinate input device such as a mouse. As the input image data, the image data file stored in “D1 in FIG. 25” is read. Alternatively, the shape of the wind tunnel model may be input by inputting the shape of the wind tunnel model as a coordinate value by the coordinate input device of “D2 in FIG. 25”.

「図25のS3」は、S2で入力した画像データを風洞模型として識別し、S1で確保した風洞のメモリーへ風洞模型データのピクセルとして定義する。S2で入力した画像データは、背景色と異なる色を風洞模型として認識し、図4で示したメモリー空間へXY座標値を指定して風洞模型データとして定義する。
「図25のS4」は、風洞試験を実施中に風洞模型の形状変更を実施するかを判断する。
「図25のS5」は、風洞試験を実施中に風洞模型の形状変更する場合に、座標入力装置D2から座標値を読み込む。
「図25のS6」は、S5で読み込んだ座標値を使用して風洞模型の形状を変更する。
「図25のS7」は、「図12の44」で示した領域に相互干渉粒子を定義する空き領域が存在するかを判断する。空き領域が存在する場合は、「図25のS8」で、メモリー空間へ定義した風洞へ相互干渉粒子を定義する。
"S3 in FIG. 25" identifies the image data input in S2 as a wind tunnel model, and defines it as a wind tunnel model data pixel in the wind tunnel memory secured in S1. The image data input in S2 recognizes a color different from the background color as a wind tunnel model, and defines it as wind tunnel model data by specifying XY coordinate values in the memory space shown in FIG.
“S4 in FIG. 25” determines whether to change the shape of the wind tunnel model during the wind tunnel test.
“S5 in FIG. 25” reads coordinate values from the coordinate input device D2 when the shape of the wind tunnel model is changed during the wind tunnel test.
“S6 in FIG. 25” changes the shape of the wind tunnel model using the coordinate values read in S5.
“S7 in FIG. 25” determines whether or not there is a free area that defines the mutual interference particles in the area indicated by “44 in FIG. 12”. If a free area exists, in S8 of FIG. 25, the mutual interference particles are defined in the wind tunnel defined in the memory space.

メモリー空間の風洞内へ定義した全ての相互干渉粒子に対して、「図25のS9」で、相互干渉粒子が移動できる場所を上記説明に従って決定する。
「図25のS10」は、メモリー空間の風洞のXY平面において、S9で決定した相互干渉粒子の移動先へ相互干渉粒子を移動させる。
「図25のS11」は、S10で相互干渉粒子が移動することでメモリー空間の風洞の外へ移動するかを判断する。
「図25のS12」は、相互干渉粒子がメモリー空間の風洞の外へ移動する相互干渉粒子が存在する場合、メモリー空間の風洞の外へ移動する相互干渉粒子を削除する。
「図25のS13」は、メモリー空間のXY平面に定義した風洞に定義した風洞模型と相互干渉粒子の座標を使用して、表示装置へ表示する。
For all the mutual interference particles defined in the wind tunnel of the memory space, the location where the mutual interference particles can move is determined according to the above description in “S9 in FIG. 25”.
“S10 in FIG. 25” moves the mutual interference particles to the movement destination of the mutual interference particles determined in S9 on the XY plane of the wind tunnel in the memory space.
“S11 in FIG. 25” determines whether or not the mutual interference particles move out of the wind tunnel in the memory space in S10.
"S12 in FIG. 25" deletes the mutual interference particles moving out of the wind tunnel in the memory space when there are mutual interference particles moving out of the wind tunnel in the memory space.
“S13 in FIG. 25” displays on the display device using the wind tunnel model defined in the wind tunnel defined in the XY plane of the memory space and the coordinates of the mutual interference particles.

「図25のS14」は、相互干渉粒子の移動計算を継続するかを判断する。風洞試験装置の観測者が相互干渉粒子の移動計算を中止することを指示する命令を入力した場合に相互干渉粒子の移動計算を中止する。相互干渉粒子の移動計算を継続する場合は、「図25のS4」へ戻り、上記動作を繰り返し実施する。相互干渉粒子の移動計算を繰り返すことで、相互干渉粒子の移動の時間変化を観測することができる。相互干渉粒子の移動計算を中止することで風洞試験を終了する。
“S14 in FIG. 25” determines whether or not to continue the movement calculation of the mutual interference particles. When the observer of the wind tunnel test apparatus inputs a command to stop the movement calculation of the mutual interference particles, the movement calculation of the mutual interference particles is stopped. When the movement calculation of the mutual interference particles is continued, the process returns to “S4 in FIG. 25” and the above operation is repeated. By repeating the movement calculation of the mutual interference particles, it is possible to observe the time change of the movement of the mutual interference particles. The wind tunnel test is completed by canceling the movement calculation of the mutual interference particles.

以上の説明により、「相互干渉粒子を使用した風洞試験装置」は、空気や水で作られる流体の代わりに相互干渉粒子を用いて流体を定義することで、コンピューターのメモリー空間へ風洞試験装置を作成し、画像データを風洞模型の代わりとして用いることで、安価で短時間に風洞試験を実施することを実現した。
According to the above explanation, “wind tunnel test equipment using mutual interference particles” defines the fluid using mutual interference particles instead of the fluid made of air or water, so that the wind tunnel test equipment can be installed in the memory space of a computer. By creating and using the image data as a substitute for a wind tunnel model, it was possible to conduct a wind tunnel test at a low cost in a short time.

実施例2は、コンピューターのメモリー空間へ、実施例1で示した2次元のXY平面へ定義した風洞試験装置を3次元のXYZ空間へ定義した風洞試験装置について記載する。
図26は「XYZ空間における相互干渉粒子の構造説明」を示した図である。
図26は、実施例1の図7で示した相互干渉粒子構造を3次元へ定義するための構造を示している。
「図26の85」は球体で定義した相互干渉粒子を示し、「図26の86」は相互干渉粒子85の「斥力有効領域」を球体として定義した状態を示し、「図26の87」は相互干渉粒子85の「引き付け力有効領域」を球体として定義した状態を示している。
The second embodiment describes a wind tunnel test apparatus in which the wind tunnel test apparatus defined in the two-dimensional XY plane shown in the first embodiment is defined in a three-dimensional XYZ space in the memory space of the computer.
FIG. 26 is a diagram showing “structural explanation of mutual interference particles in XYZ space”.
FIG. 26 shows a structure for defining the mutual interference particle structure shown in FIG.
“85 in FIG. 26” indicates a mutual interference particle defined by a sphere, “86 in FIG. 26” indicates a state in which “repulsive force effective region” of the mutual interference particle 85 is defined as a sphere, and “87 in FIG. 26” indicates The state where the “attractive force effective region” of the mutual interference particle 85 is defined as a sphere is shown.

図27は「XYZ空間の相互干渉粒子へ作用する力の成分の説明」を示した図である。
図27は、実施例1の図8で示した相互干渉粒子へ作用する力の2次元空間のベクトル成分を3次元空間へ拡張したベクトル成分を示している。
「図27の88」は、3次元空間における相互干渉粒子を示し、
「図27のF1」は、「図8のF1」と同一であり、X軸の正方向のベクトル成分であり、
「図27のF2」は、「図8のF2」と同一であり、X軸の負方向のベクトル成分であり、
「図27のF3」は、「図8のF3」と同一であり、Y軸の正方向のベクトル成分であり、
「図27のF4」は、「図8のF4」と同一であり、Y軸の負方向のベクトル成分であり、
「図27のF5」は、Z軸の正方向のベクトル成分であり、
「図27のF6」は、Z軸の負方向のベクトル成分である。
相互干渉粒子へ働く力は、X軸方向とY軸方向とZ軸方向のベクトル成分へ分解して表現し、3次元ベクトル成分の合成ベクトルを計算することで相互干渉粒子の移動方向と単位時間当たりの移動距離を計算できる。
FIG. 27 is a view showing “Description of components of force acting on mutual interference particles in XYZ space”.
FIG. 27 shows a vector component obtained by expanding the vector component in the two-dimensional space of the force acting on the mutual interference particles shown in FIG.
“88 in FIG. 27” shows the mutual interference particles in the three-dimensional space,
“F 1 in FIG. 27” is the same as “F 1 in FIG. 8” and is a vector component in the positive direction of the X-axis,
“F 2 in FIG. 27” is the same as “F 2 in FIG. 8”, and is a vector component in the negative direction of the X axis,
“F 3 in FIG. 27” is the same as “F 3 in FIG. 8” and is a vector component in the positive direction of the Y-axis,
“F 4 in FIG. 27” is the same as “F 4 in FIG. 8”, and is a vector component in the negative direction of the Y-axis.
“F 5 in FIG. 27” is a vector component in the positive direction of the Z-axis,
“F 6 in FIG. 27” is a vector component in the negative direction of the Z-axis.
The forces acting on the mutual interference particles are expressed by being decomposed into vector components in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, and the moving direction and unit time of the mutual interference particles are calculated by calculating a composite vector of the three-dimensional vector components. The movement distance per hit can be calculated.

図28は「XYZメモリー空間へ風洞を定義した説明」を示した図である。
「図28の89」は、XYZメモリー空間へ定義した立方体の風洞を示している。
「図28の90」は、細かく区切られた立方体の1つを示し、風洞模型を定義する3次元立方体ピクセルを示している。
「図28のP6」は、座標(X6,Y6,Z6)で示した3次元立方体ピクセルを示し、
P6(X6,Y6,Z6)は、3次元グラフィックスの計算方法である投影図を投影面へ作成することでコンピューターのディスプレイへ表示することができる。3次元グラフィックスの計算方法は、数学的に分かっている。
FIG. 28 is a diagram showing “an explanation in which a wind tunnel is defined in the XYZ memory space”.
“89 in FIG. 28” indicates a cubic wind tunnel defined in the XYZ memory space.
“90 in FIG. 28” indicates one of the finely divided cubes, and indicates a three-dimensional cube pixel that defines the wind tunnel model.
“P6 in FIG. 28” indicates a three-dimensional cubic pixel indicated by coordinates (X6, Y6, Z6).
P6 (X6, Y6, Z6) can be displayed on a computer display by creating a projection map, which is a three-dimensional graphics calculation method, on the projection plane. The calculation method of 3D graphics is known mathematically.

図29は「XYZメモリー空間の風洞へ風洞試験を行う模型を定義した説明」を示した図である。
図29は何も定義されていない3次元立方体ピクセルの表示を省略した図であり、
「図29の91」は、3次元立方体ピクセルにより風洞模型を定義した状態を示している。
「図29の92」は、相互干渉粒子を示し、風洞模型と衝突している状態を示している。
風洞模型は、実施例1の図15で示した画像データをZ軸方向へ複数重ねて定義することで立体の風洞模型を定義できる。風洞模型は、XYZ座標値を入力し、風洞模型として3次元立方体ピクセルを風洞データとして定義することで立体の風洞模型を定義することができる。
FIG. 29 is a diagram showing “an explanation defining a model for performing a wind tunnel test on a wind tunnel in an XYZ memory space”.
FIG. 29 is a diagram omitting the display of a three-dimensional cubic pixel in which nothing is defined.
“91 in FIG. 29” shows a state where a wind tunnel model is defined by three-dimensional cubic pixels.
“92 in FIG. 29” indicates a mutual interference particle, which is in a state of colliding with the wind tunnel model.
The wind tunnel model can be defined as a three-dimensional wind tunnel model by defining a plurality of the image data shown in FIG. A wind tunnel model can define a three-dimensional wind tunnel model by inputting XYZ coordinate values and defining a three-dimensional cubic pixel as wind tunnel data.

図30は「XYZメモリー空間の風洞模型へ衝突した相互干渉粒子の移動経路の決定方法の説明」を示した図である。
図30は、実施例1の図17で示した風洞模型へ衝突した相互干渉粒子の移動経路の決定方法を3次元の風洞模型での相互干渉粒子の移動経路の決定方法へ拡張した状態を示している。
「図30の95」は、「図29の92」を通るXY断面図を示している。
「図30の93」は、図29の相互干渉粒子92の断面を示し、X軸と平行でX軸の正方向へ移動している。
「図30の94」は、図29の風洞模型91の断面を示している。
実施例1では、相互干渉粒子が風洞模型と衝突した場合、相互干渉粒子が進行方向と直交する風洞模型断面について、相互干渉粒子が風洞模型と衝突した点を中心として、不均一となる断面の小さい方向へ相互干渉粒子が移動すると定義した。
図30に於いて、相互干渉粒子93の座標を(X7,Y7,Z7)とすると、
「図30の96」は、(X7+1,Y7,Z7)を通るYZ断面で、以後の説明でC断面とし、「図30の98」は、(X7+2,Y7,Z7)を通るYZ断面で、以後の説明でD断面とする。
相互干渉粒子93は、風洞模型と座標(X7,Y7,Z7)で衝突する。
相互干渉粒子93の進行方向と直交する風洞模型の断面は2次元平面のC断面となる。
「図30の97」は、相互干渉粒子92と風洞模型との衝突点を示している。
衝突点を通る直線で、衝突点を中心として不均一となる風洞模型の境界線までの距離が小さい方向へ相互干渉粒子が移動方向すると定義する。
C断面は、衝突点97を中心として対称で、衝突点から風洞模型の境界線までの距離が同じになる。
この場合、実施例1と同様に、相互干渉粒子が進む方向へ1つシフトし、D断面の衝突点から風洞模型の境界線までの距離が不均一を調べる。
「図30の98」D断面を示したYZ断面を示している。
「図30の99」は衝突点97を相互干渉粒子が進む方向へ1つシフトした衝突点を示している。
衝突点99を中心として、D断面の不均一となる風洞模型の境界線までの距離の内、最小となるのは、「図30の100」で示した矢印の方向である。
相互干渉粒子92は、方向100へ移動方向を変更すると決定する。
FIG. 30 is a diagram showing “an explanation of a method for determining a movement path of mutual interference particles colliding with a wind tunnel model in an XYZ memory space”.
FIG. 30 shows a state in which the method for determining the movement path of the mutual interference particles colliding with the wind tunnel model shown in FIG. 17 of the first embodiment is extended to the method for determining the movement path of the mutual interference particles in the three-dimensional wind tunnel model. ing.
“95 in FIG. 30” shows an XY sectional view through “92 in FIG. 29”.
“93 in FIG. 30” shows a cross section of the mutual interference particle 92 in FIG. 29, which is parallel to the X axis and moved in the positive direction of the X axis.
“94 in FIG. 30” shows a cross section of the wind tunnel model 91 in FIG.
In Example 1, when the mutual interference particles collide with the wind tunnel model, the cross section of the wind tunnel model in which the mutual interference particles intersect with the traveling direction is not uniform around the point where the mutual interference particles collide with the wind tunnel model. It is defined that the mutual interference particles move in a small direction.
In FIG. 30, if the coordinates of the mutual interference particles 93 are (X7, Y7, Z7),
“96 in FIG. 30” is a YZ cross section passing through (X7 + 1, Y7, Z7) and will be referred to as a C cross section in the following description, and “98 in FIG. 30” is a YZ cross section passing through (X7 + 2, Y7, Z7). In the following description, it is a D section.
The mutual interference particles 93 collide with the wind tunnel model at coordinates (X7, Y7, Z7).
The cross section of the wind tunnel model orthogonal to the traveling direction of the mutual interference particles 93 is a C cross section of a two-dimensional plane.
“97 in FIG. 30” indicates a collision point between the mutual interference particle 92 and the wind tunnel model.
It is defined that the mutual interference particles move in the direction in which the distance to the boundary of the wind tunnel model that is non-uniform around the collision point is a straight line passing through the collision point.
The C cross section is symmetrical about the collision point 97, and the distance from the collision point to the boundary of the wind tunnel model is the same.
In this case, similarly to the first embodiment, the mutual interference particles are shifted by one in the traveling direction, and the distance from the collision point of the D cross section to the boundary of the wind tunnel model is examined for nonuniformity.
30 is a YZ cross section showing a 98 cross section of FIG.
“99 in FIG. 30” indicates a collision point obtained by shifting the collision point 97 by one in the traveling direction of the mutual interference particles.
Of the distances from the collision point 99 to the boundary of the wind tunnel model where the D section is non-uniform, the minimum is the direction of the arrow indicated by “100 in FIG. 30”.
The mutual interference particle 92 determines to change the moving direction to the direction 100.

図30の相互干渉粒子93は、方向100への変更は、実施例1の図17と図18と図19と図20の説明で使用した2次元ベクトル計算を3次元ベクトルの計算へ拡張しベクトル計算を実施することで相互干渉粒子の移動経路を決定することができ、移動経路は、実施例1の図17と図18と図19と図20の説明で使用した四角形で示したピクセルを3次元立方体ピクセルへ置き換えて移動経路を決定することができる。
The mutual interference particle 93 in FIG. 30 is changed to the direction 100 by extending the two-dimensional vector calculation used in the description of FIGS. 17, 18, 19, and 20 of the first embodiment to the calculation of the three-dimensional vector. By carrying out the calculation, it is possible to determine the movement path of the mutual interference particles. As the movement path, three pixels indicated by the rectangle used in the description of FIGS. 17, 18, 19, and 20 of the first embodiment are used. The movement path can be determined by replacing with a three-dimensional cube pixel.

実施例1の図21の説明で使用した2次元ベクトル計算を3次元ベクトルの計算へ拡張しベクトル計算を実施することで、相互干渉粒子と風洞模型との剥離する移動経路を決定することができる。実施例1の図22の説明で使用した2次元ベクトル計算を3次元ベクトルの計算へ拡張しベクトル計算を実施することで、相互干渉粒子と相互干渉粒子との干渉による相互干渉粒子の移動経路を決定することができる。
The two-dimensional vector calculation used in the description of FIG. 21 of the first embodiment is extended to the calculation of the three-dimensional vector, and the vector calculation is performed, whereby the moving path where the mutual interference particles and the wind tunnel model are separated can be determined. . The two-dimensional vector calculation used in the description of FIG. 22 of the first embodiment is extended to the calculation of the three-dimensional vector, and the vector calculation is performed, so that the movement path of the mutual interference particles due to the interference between the mutual interference particles and the mutual interference particles can be determined. Can be determined.

以上の説明により、3次元空間の「相互干渉粒子を使用した風洞試験装置」は、実施例1の2次元空間の風洞を実施例2の3次元空間へ適用することで、球体の相互干渉粒子の「斥力有効領域」と「引き付け力有効領域」により、相互干渉粒子が互いに干渉する力は、3次元ベクトル計算により計算でき、3次元空間の風洞試験を実施することを実現した。
From the above description, the “wind tunnel test apparatus using the mutual interference particles” in the three-dimensional space applies the two-dimensional space wind tunnel of the first embodiment to the three-dimensional space of the second embodiment, so The “repulsive force effective region” and “attractive force effective region” of (1) enable the force of mutual interference particles to interfere with each other by three-dimensional vector calculation, thereby realizing a wind tunnel test in a three-dimensional space.

風洞試験の専門知識を持たないデザイナーや技術者などが、風洞模型の代わりにデザイン画の画像データを風洞模型として風洞試験できる長所があり、画像データを風洞模型として扱うことが可能となり、製品開発の企画段階でデザインした画像データを風洞模型の代わりに使用することで、安価な風洞試験を繰り返し実施することで、製品開発の初期段階で風洞試験を実施できるようになった。
Designers and engineers who do not have expertise in wind tunnel testing have the advantage that wind tunnel tests can be performed using the image data of the design image as a wind tunnel model instead of the wind tunnel model. By using the image data designed in the planning stage in place of the wind tunnel model, it was possible to carry out the wind tunnel test at the initial stage of product development by repeating the inexpensive wind tunnel test.

1 本発明を適用した相互干渉粒子を使用した風洞試験装置
2 データ入力部
3 相互干渉粒子の計算部
4 風洞試験の表示部
5 同一断面を持つ模型
6 同一断面を持つ模型の断面
7 同一断面を持つ模型の長さ
8 同一断面を持つ模型の断面の画像
9 粒子9
10 粒子10
11 粒子間の距離
12 粒子9に働く引力
13 粒子10に働く引力
14 相互干渉粒子14
15 相互干渉粒子15
16 相互干渉粒子14と相互干渉粒子15との距離
17 相互干渉粒子14が相互干渉粒子15から受ける引き付ける力
18 相互干渉粒子14は相互干渉粒子15から反発する力
19 相互干渉粒子19
20 斥力有効領域
21 引き付け力有効領域
22 相互干渉粒子22
23 コンピューターのメモリー空間へ定義した風洞23
24 コンピューターのメモリー空間へ定義した風洞のピクセル
25 斥力有効領域
26 引き付け力有効領域
27 相互干渉粒子27
28 相互干渉粒子28
29 相互干渉粒子29
30 相互干渉粒子30
31 相互干渉粒子31
32 相互干渉粒子32
33 相互干渉粒子33
34 相互干渉粒子34
35 相互干渉粒子35
36 コンピューターのメモリー空間へ定義した風洞36
37 相互干渉粒子37
38 相互干渉粒子37の斥力有効領域
39 相互干渉粒子37の引き付け力有効領域
40 相互干渉粒子37の周囲に配置する相互干渉粒子の六角形配置
41 相互干渉粒子41
42 相互干渉粒子42
43 相互干渉粒子37の移動ベクトルの初期値
44 風洞36の流体入り口
45 風洞36の流体出口
46 相互干渉粒子46
47 相互干渉粒子47
48 コンピューターのメモリー空間へ定義した風洞48
49 風洞模型となる画像
50 メモリー空間の風洞へ定義した風洞模型
51 相互干渉粒子51
52 相互干渉粒子52
53 メモリー空間の風洞へ定義した風洞模型
54 風洞模型の断面54
55 風洞模型の断面55
56 相互干渉粒子が進路変更する方向
57 相互干渉粒子の移動ベクトル57
58 ピクセルの辺の長さ
59 ピクセルの対角線の長さ
60 相互干渉粒子が風洞へ衝突した後の移動ベクトル60
61 相互干渉粒子の移動ベクトル61
62 相互干渉粒子の移動経路62
63 相互干渉粒子の移動経路63
64 風洞模型64
65 相互干渉粒子が風洞へ衝突した後の移動ベクトル65
66 相互干渉粒子の移動ベクトル66
67 相互干渉粒子の移動経路67
68 相互干渉粒子の移動経路68
69 風洞模型69
70 相互干渉粒子が風洞へ衝突した後の移動ベクトル70
71 相互干渉粒子の移動ベクトルのX軸成分ベクトル71
72 相互干渉粒子の移動ベクトルのY軸成分ベクトル72
73 相互干渉粒子の移動経路73
74 風洞模型74
75 相互干渉粒子75
76 相互干渉粒子76
77 相互干渉粒子75の移動ベクトル
78 相互干渉粒子76が相互干渉粒子75へ与えている「斥力」と「引き付け力」により働いている力ベクトル
79 力ベクトル78のY軸方向の成分ベクトル
80 相互干渉粒子75へ働くベクトル77とベクトル79の合成ベクトル
81 コンピューターのメモリー空間へ定義した風洞
82 風洞模型82
83 相互干渉粒子
84 風洞模型の形状を変更した風洞模型の境界線
85 3次元空間で定義した球体の相互干渉粒子
86 3次元空間で定義した球体の相互干渉粒子85の斥力有効領域
87 3次元空間で定義した球体の相互干渉粒子85の引き付け力有効領域
88 3次元空間で定義した球体の相互干渉粒子
89 3次元空間で定義した風洞
90 3次元空間で定義した3次元立方体ピクセル
91 3次元空間で定義した風洞模型
92 3次元空間で定義した相互干渉粒子
93 相互干渉粒子
94 風洞模型
95 相互干渉粒子91と風洞模型90の衝突点を通るXY断面図
96 相互干渉粒子91と風洞模型90の衝突と接する風洞模型のYZ断面図
97 相互干渉粒子91と風洞模型90の衝突点
98 YZ断面図95をX軸の正方向へ1ピクセルシフトしたYZ断面図
99 衝突点96X軸の正方向へ1ピクセルシフトした衝突点
100 相互干渉粒子92の移動変更方向
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wind tunnel test apparatus using mutual interference particle to which this invention is applied 2 Data input part 3 Calculation part of mutual interference particle 4 Display part of wind tunnel test 5 Model with the same cross section 6 Model with the same cross section 7 Model with the same cross section The length of the model to have 8 Image of the cross section of the model with the same cross section 9 Particle 9
10 Particle 10
11 Distance between Particles 12 Attraction Force Acting on Particle 9 13 Attraction Force Acting on Particle 10 14 Mutual Interference Particle 14
15 Mutual interference particles 15
16 Distance between the mutual interference particle 14 and the mutual interference particle 15 17 Attracting force that the mutual interference particle 14 receives from the mutual interference particle 15 18 Force that the mutual interference particle 14 repels from the mutual interference particle 15 19 Mutual interference particle 19
20 repulsive force effective region 21 attractive force effective region 22 mutual interference particle 22
23 A wind tunnel defined in the memory space of a computer
24 Wind tunnel pixels defined in computer memory space 25 Repulsive force effective region 26 Attractive force effective region 27 Mutual interference particle 27
28 Interfering particles 28
29 Mutual interference particles 29
30 mutual interference particles 30
31 Mutual interference particles 31
32 Mutual interference particles 32
33 Mutual interference particles 33
34 Interfering particles 34
35 Mutual interference particles 35
36 Wind tunnel 36 defined in computer memory space
37 Mutual interference particles 37
38 Repulsive force effective region of the mutual interference particle 37 39 Attractive force effective region of the mutual interference particle 37 40 Hexagonal arrangement of the mutual interference particles arranged around the mutual interference particle 37 41 The mutual interference particle 41
42 Interfering particles 42
43 Initial value of movement vector of mutual interference particle 37 44 Fluid inlet of wind tunnel 36 45 Fluid outlet of wind tunnel 36 46 Interference particles 46
47 Mutual interference particles 47
48 Wind tunnel 48 defined in computer memory space
49 Wind tunnel model image 50 Wind tunnel model defined in memory space wind tunnel 51 Mutual interference particles 51
52 Interfering particles 52
53 Wind tunnel model defined to the wind tunnel in the memory space 54 Cross section 54 of the wind tunnel model
55 Cross section of wind tunnel model 55
56 Direction in which the mutual interference particle changes its path 57 Movement vector 57 of the mutual interference particle
58 pixel side length 59 pixel diagonal length 60 motion vector 60 after interfering particles collide with wind tunnel
61 Movement vector 61 of mutual interference particles
62 Movement path of mutual interference particles 62
63 Movement path 63 of mutual interference particles
64 Wind tunnel model 64
65 Movement vector 65 after mutual interference particles collide with wind tunnel
66 Movement vector 66 of mutual interference particles
67 Movement path 67 of mutual interference particles
68 Movement path 68 of the mutual interference particle
69 Wind tunnel model 69
70 Movement vector 70 after mutual interference particles collide with wind tunnel
71 X-axis component vector 71 of the movement vector of the mutual interference particles
72 Y-axis component vector 72 of the movement vector of the mutual interference particles
73 Movement path 73 of mutual interference particles
74 Wind tunnel model 74
75 Interfering particles 75
76 Interfering particles 76
77 Movement vector 78 of mutual interference particle 75 78 Force vector acting by “repulsive force” and “attracting force” applied by mutual interference particle 76 to mutual interference particle 75 79 Y-axis direction component vector of force vector 78 80 Mutual interference Combining vector 77 and vector 79 acting on particle 75 81 Wind tunnel 82 defined in computer memory space 82 Wind tunnel model 82
83 Mutual interference particles 84 Wind tunnel model boundary line with modified wind tunnel model 85 Spherical mutual interference particles defined in three-dimensional space 86 Repulsive effective area of spherical mutual interference particles 85 defined in three-dimensional space 87 Three-dimensional space The effective area of the attractive force of the spherical interfering particles 85 defined in (88) 88 The mutual interfering particles of the sphere defined in the three-dimensional space 89 The wind tunnel defined in the three-dimensional space 90 The three-dimensional cubic pixel defined in the three-dimensional space 91 In the three-dimensional space Defined wind tunnel model 92 Mutual interference particles defined in three-dimensional space 93 Mutual interference particles 94 Wind tunnel model 95 XY sectional view passing through collision point of mutual interference particles 91 and wind tunnel model 90 96 Collision between mutual interference particles 91 and wind tunnel model 90 YZ cross section of wind tunnel model in contact 97 Colliding point of mutual interference particle 91 and wind tunnel model 90 98 YZ cross section 95 is 1 pixel in the positive direction of X axis Cross-sectional view of cell-shifted YZ 99 Collision point 96 Collision point shifted by 1 pixel in the positive direction of the X axis 100 Movement change direction of mutual interference particle 92

Claims (4)

相互干渉粒子は相互干渉粒子の大きさと
斥力有効領域と引き付け力有効領域を持ち、
斥力有効領域は相互干渉粒子の大きさよりも大きく、
引き付け力有効領域は斥力領域よりも大きい領域があり、
相互干渉粒子の大きさと斥力有効領域と引き付け力有効領域は相互干渉粒子の中心を円の中心とする同心円の構造を持ち、
斥力有効領域は、他の相互干渉粒子が斥力有効領域内部へ入ると他の相互干渉粒子と反発する力を発生させ、
引き付け力有効領域は、引き付け力有効領域の内部にある相互干渉粒子を引き付ける力を発生させ、
コンピューターのメモリー空間へ風洞を定義し、
画像データを風洞模型としてコンピューターのメモリー空間へ定義した風洞内へ定義し、
コンピューターのメモリー空間へ定義した風洞内を流れる流体を相互干渉粒子により定義し、風洞試験を実施することを特徴とする風洞試験装置。
The mutual interference particles have the size, repulsion effective area and attractive force effective area of the mutual interference particles,
The repulsive effective area is larger than the size of the mutual interference particles,
The attractive force effective area has a larger area than the repulsive area,
The size and repulsive force effective region and attractive force effective region of the mutual interference particles have a concentric structure with the center of the mutual interference particles as the center of the circle,
The repulsive force effective area generates a force that repels other reciprocal interference particles when other reciprocal interference particles enter the repulsive effective area,
The attractive force effective region generates a force that attracts the mutual interference particles inside the attractive force effective region,
Define a wind tunnel in the computer memory space,
Define the image data as a wind tunnel model in the wind tunnel defined in the computer memory space,
A wind tunnel testing device characterized in that the fluid flowing in the wind tunnel defined in the memory space of the computer is defined by mutual interference particles and the wind tunnel test is performed.
コンピューターのメモリー空間へ相互干渉粒子を定義し、
相互干渉粒子は相互干渉粒子の大きさと斥力有効領域と引き付け力有効領域を持ち、
斥力有効領域は相互干渉粒子の大きさよりも大きく、
引き付け力有効領域は斥力有効領域よりも大きい領域があり、
相互干渉粒子の大きさと斥力有効領域と引き付け力有効領域は相互干渉粒子の中心を円の中心とする同心円の構造を持ち、
斥力有効領域は、他の相互干渉粒子が斥力有効領域内部へ入ると他の相互干渉粒子と反発
する力を発生させ、
引き付け力有効領域は、引き付け力有効領域の内部にある相互干渉粒子を引き付ける力を発生させる特徴を持つ相互干渉粒子により流体を定義することを特徴とする相互干渉粒子の構造。
Define mutual interference particles in the computer memory space,
The mutual interference particles have the size, repulsion effective area and attractive force effective area of the mutual interference particles,
The repulsive effective area is larger than the size of the mutual interference particles,
The attractive force effective area is larger than the repulsive effective area,
The size and repulsive force effective region and attractive force effective region of the mutual interference particles have a concentric structure with the center of the mutual interference particles as the center of the circle,
The repulsive force effective area generates a force that repels other reciprocal interference particles when other reciprocal interference particles enter the repulsive effective area,
The attractive force effective region is a structure of a mutual interference particle, wherein the fluid is defined by a mutual interference particle having a characteristic of generating a force that attracts the mutual interference particles inside the attractive force effective region.
相互干渉粒子は球体で定義し、球体の斥力有効領域と球体の引き付け力有効領域を持ち、
斥力有効領域は相互干渉粒子の大きさよりも大きく、
引き付け力有効領域は斥力領域よりも大きい領域があり、
相互干渉粒子の大きさと斥力有効領域と引き付け力有効領域は、相互干渉粒子の中心を球の中心とする同心球の構造を持ち、
斥力有効領域は、他の相互干渉粒子が斥力有効領域内部へ入ると他の相互干渉粒子と反発する力を発生させ、
引き付け力有効領域は、引き付け力有効領域の内部にある相互干渉粒子を引き付ける力を発生させ、
コンピューターのメモリー空間へ風洞を定義し、
画像データを風洞模型としてコンピューターのメモリー空間へ定義した風洞内へ定義し、
コンピューターのメモリー空間へ定義した風洞内を流れる流体を相互干渉粒子により定義し、風洞試験を実施することを特徴とする風洞試験装置。
Mutual interference particles are defined by a sphere, and have a repulsive force effective region and a sphere attractive force effective region,
The repulsive effective area is larger than the size of the mutual interference particles,
The attractive force effective area has a larger area than the repulsive area,
The size and repulsive force effective region and attractive force effective region of the mutual interference particles have a concentric sphere structure with the center of the mutual interference particles as the center of the sphere,
The repulsive force effective area generates a force that repels other reciprocal interference particles when other reciprocal interference particles enter the repulsive effective area,
The attractive force effective region generates a force that attracts the mutual interference particles inside the attractive force effective region,
Define a wind tunnel in the computer memory space,
Define the image data as a wind tunnel model in the wind tunnel defined in the computer memory space,
A wind tunnel testing device characterized in that the fluid flowing in the wind tunnel defined in the memory space of the computer is defined by mutual interference particles and the wind tunnel test is performed.
コンピューターのメモリー空間へ相互干渉粒子を定義し、
相互干渉粒子は球体で定義し、球体の斥力有効領域と球体の引き付け力有効領域を持ち、
斥力有効領域は相互干渉粒子の大きさよりも大きく、
引き付け力有効領域は斥力有効領域よりも大きい領域があり、
相互干渉粒子の大きさと斥力有効領域と引き付け力有効領域は、相互干渉粒子の中心を球の中心とする同心球の構造を持ち、
斥力有効領域は、他の相互干渉粒子が斥力有効領域内部へ入ると他の相互干渉粒子と反発
する力を発生させ、
引き付け力有効領域は、引き付け力有効領域の内部にある相互干渉粒子を引き付ける力を発生させる特徴を持つ相互干渉粒子により流体を定義することを特徴とする相互干渉粒子の構造。
Define mutual interference particles in the computer memory space,
Mutual interference particles are defined by a sphere, and have a repulsive force effective region and a sphere attractive force effective region,
The repulsive effective area is larger than the size of the mutual interference particles,
The attractive force effective area is larger than the repulsive effective area,
The size and repulsive force effective region and attractive force effective region of the mutual interference particles have a concentric sphere structure with the center of the mutual interference particles as the center of the sphere,
The repulsive force effective area generates a force that repels other reciprocal interference particles when other reciprocal interference particles enter the repulsive effective area,
The attractive force effective region is a structure of a mutual interference particle, wherein the fluid is defined by a mutual interference particle having a characteristic of generating a force that attracts the mutual interference particles inside the attractive force effective region.
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