JP2020101894A - シミュレーション方法、シミュレーション装置及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
流出入界面を持つ流れ場を解析領域とし、流れ場内の流体を複数の粒子の集合体として分子動力学法を用いてシミュレーションする方法であって、
前記流出入界面を複数の区画に区分し、前記流出入界面に熱浴を接続し、前記熱浴と前記解析領域との間で粒子の移動を許容した解析モデルにおいて、
前記流出入界面の面内位置と圧力目標値との関係を取得し、
前記熱浴が、前記複数の区画に対応して複数の熱浴セルに区分されており、粒子の状態が時間発展するときに前記熱浴セル内の圧力を、対応する区画における前記圧力目標値に基づいて制御するシミュレーション方法が提供される。
図4は、流出入界面21(図2)における圧力制御の手順を示すフローチャートである。まず、第1熱浴セル30a内の圧力を計算する(ステップS41)。第1熱浴セル30a内の圧力は、例えばビリアル定理を用いて計算することができる。
ステップS3で算出した最新の状態における第1熱浴セル30a内の粒子50の総数をNとしたとき、追加すべき粒子の個数dNを、以下の式で算出する。
上記実施例では、第1熱浴セル30a内の圧力P1haが、流出入界面21の対応する区画21aにおける圧力目標値P1aoに維持されるため、流出入界面21における圧力境界条件が満足される。同様に、もう一方の流出入界面22における圧力境界条件が満足される。このように、圧力境界条件が満たされる状態で、シミュレーションを行うことができる。
まず、複数の境界領域セル31a内の圧力を計算する(ステップS45)。境界領域セル31a内の圧力は、例えばビリアル定理を用いて計算することができる。
本願発明者による種々のシミュレーション実験によると、圧力を調整するために粒子50の追加を行っている第1熱浴セル30aと、解析領域20とを直接接続すると、シミュレーション条件によっては、両者の界面において圧力が不連続に変化する現象が発生し得ることがわかった。両者の界面で圧力が不連続に変化すると、第1熱浴セル30a内の圧力が圧力目標値P1aoに維持されていても、流出入界面21から見て解析領域20側の微小な領域内の圧力が圧力目標値P1aoからずれてしまう。
11 処理部
12 出力部
13 記憶部
20 解析領域
21 流出入界面
21a 区画
22 流出入界面
23 壁面
30 第1熱浴
30a 第1熱浴セル
31 境界領域
31a 境界領域セル
40 第2熱浴
50、50a、50b、50c、50d 粒子
Claims (9)
- 流出入界面を持つ流れ場を解析領域とし、流れ場内の流体を複数の粒子の集合体として分子動力学法を用いてシミュレーションする方法であって、
前記流出入界面を複数の区画に区分し、前記流出入界面に熱浴を接続し、前記熱浴と前記解析領域との間で粒子の移動を許容した解析モデルにおいて、
前記流出入界面の面内位置と圧力目標値との関係を取得し、
前記熱浴が、前記複数の区画に対応して複数の熱浴セルに区分されており、粒子の状態が時間発展するときに前記熱浴セル内の圧力を、対応する区画における前記圧力目標値に基づいて制御するシミュレーション方法。 - 隣り合う2つの前記区画に対応する2つの前記熱浴セルは界面を介して接しており、2つの前記熱浴セルの間で粒子の移動が許容されている請求項1に記載のシミュレーション方法。
- 前記熱浴セル内の圧力の制御は、前記熱浴セル内へ粒子を追加するか、または前記熱浴セル内から粒子を除去することにより行う請求項1に記載のシミュレーション方法。
- 流出入界面を持つ流れ場を解析領域とし、流れ場内の流体を複数の粒子の集合体として分子動力学法を用いてシミュレーションする装置であって、
前記流出入界面を複数の区画に区分する情報、及び前記流出入界面の面内位置と圧力目標値との関係が入力される入力部と、
前記流出入界面に熱浴を接続し、前記熱浴と前記解析領域との間で粒子の移動を許容した解析モデルにおいて、前記熱浴を、前記複数の区画に対応して複数の熱浴セルに区分し、粒子の状態を時間発展させるときに前記熱浴セル内の圧力を、対応する区画における前記圧力目標値に基づいて制御する処理部と
を有するシミュレーション装置。 - 隣り合う2つの前記区画に対応する2つの前記熱浴セルは界面を介して接しており、前記処理部は、2つの前記熱浴セルの間で粒子の移動を許容して粒子の状態を時間発展させる請求項4に記載のシミュレーション装置。
- 前記熱浴セル内の圧力の制御は、前記熱浴セル内へ粒子を追加するか、または前記熱浴セル内から粒子を除去することにより行う請求項4または5に記載のシミュレーション装置。
- 流出入界面を持つ流れ場を解析領域とし、流れ場内の流体を複数の粒子の集合体として分子動力学法を用いてシミュレーションする機能と、
前記流出入界面を複数の区画に区分する情報、及び前記流出入界面の面内位置と圧力目標値との関係を取得する機能と、
前記流出入界面に熱浴を接続し、前記熱浴と前記解析領域との間で粒子の移動を許容した解析モデルにおいて、前記熱浴を、前記複数の区画に対応して複数の熱浴セルに区分し、粒子の状態を時間発展させるときに前記熱浴セル内の圧力を、対応する区画における前記圧力目標値に基づいて制御する機能と
をコンピュータに実行させるプログラム。 - 隣り合う2つの前記区画に対応する2つの前記熱浴セルは界面を介して接しており、2つの前記熱浴セルの間で粒子の移動を許容して粒子の状態を時間発展させる請求項7に記載のプログラム。
- 前記熱浴セル内の圧力の制御は、前記熱浴セル内へ粒子を追加するか、または前記熱浴セル内から粒子を除去することにより行う請求項7または8に記載のプログラム。
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Non-Patent Citations (1)
Title |
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柴田 和也: "粒子法のための圧力固定の流入流出境界条件の開発", 日本機械学会計算力学講演会論文集[CD-ROM], vol. 28, JPN6022023248, 9 October 2015 (2015-10-09), pages 066 - 1, ISSN: 0004792238 * |
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