JP3356501B2

JP3356501B2 - 流体解析装置

Info

Publication number: JP3356501B2
Application number: JP21369493A
Authority: JP
Inventors: 明中野; 信雄下村
Original assignee: 松下冷機株式会社
Priority date: 1993-08-30
Filing date: 1993-08-30
Publication date: 2002-12-16
Anticipated expiration: 2017-12-16
Also published as: JPH0763643A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は計算機シミュレーション
システムにおける流体解析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータ性能が飛躍的に向上
してきたことにより、複雑な境界を有する大規模な空間
に生成した複数の計算格子を用いて、物理保存則に基づ
く偏微分方程式群を解析空間に生成した計算格子に対す
る差分方程式に置き換え反復計算により数値的に流れ場
を解く計算機シミュレーションシステムが広く利用され
つつある。そして、その計算法も多くの研究者により研
究されつつあり、その研究課題の一つとして、航空機周
りの圧縮性流体流れにおける衝撃波の高精度な計算を目
的に、流体の流動様式に合わせ計算格子の分布粗さを自
動制御する格子制御技術が考案されており、一般的には
解適合格子法と呼ばれている。

【０００３】以下、図面を参照しながら上述した従来の
解適合格子法の一例について説明する。例えば、ＡＩＡ
Ａ８５−１５２５Ｐ．３４０〜３５０に示されている
様な解適合格子法がある。

【０００４】図８は従来の解適合格子法を適用した流体
解析装置の計算フローを示すもので、１は物理量計算
部、２は格子制御判定部、３は荷重係数処理部、４は格
子再配置部、５は物理量補間部、６は収束判定部を示し
ている。

【０００５】以上のように構成された流体解析装置にお
いて、以下その動作を説明する。図８において、まず物
理量計算部１にて流体の流速等に代表される物理量を反
復計算するために、あらかじめ（数１）により一般座標
系に変換された計算格子が解析空間に配置されている。

【０００６】

【数１】

【０００７】そして、物理量計算部１にて適当な回数反
復計算を繰り返し、格子制御判定部２においてあらかじ
め定めた反復回数判定値と反復計算回数が一致したとき
に計算格子の自動制御を実施する。格子の自動制御を行
うには、まず荷重係数処理部３にて（数２）に基づき反
復計算にて格子の滑らかさと直交性とを制御しつつ各座
標軸方向の荷重係数を計算する。

【０００８】

【数２】

【０００９】なお、式中のＷは荷重係数を、ｆは物理量
を、△ｘは格子間隔を、（ｎ）は反復回数を、ｉ及びｊ
は格子番号を示している。そして、格子再配置部５にお
いて荷重係数に基づき（数３）を用い各座標軸方向の格
子間隔を計算し格子を再配置する。

【００１０】

【数３】

【００１１】なお、式中のＬは格子の長さを示す。その
後、何らかの方法により新しく配置した格子に物理量を
補間し、再び物理量計算部１に復帰し物理量の計算を続
行する。なお、物理量計算部１での反復計算が収束判定
部６にて収束したと判断されるまでに上述の格子制御を
複数回繰り返す。

【００１２】なお、実際には数値解析を実行するための
種々の構成要素を必要とするが、本発明の主眼ではない
ので省略する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の様
な方法では、荷重係数を計算するために複雑な方程式を
反復計算にて解く必要があり、格子制御を行う度に物理
量計算部における物理量計算に必要な計算時間と同程度
の格子制御時間が必要となる。また、収束した物理量の
解を得るまでには複数回格子制御を行わないとその効果
が発揮されない。そのため、格子制御の効果を十分発揮
するには、物理量の計算のみの場合と比較し数倍の計算
時間が必要となり、計算時間の面からすると実用性に欠
ける。

【００１４】また、解適合格子法は圧縮性流れにて発生
する衝撃波の計算といった特殊な流れ場を対象として研
究されてきたため、一般座標系における格子の制御法は
考案されているものの室内環境解析等で用いるカーテシ
アン座標系における格子制御法は研究されていない。

【００１５】さらに、単一物体周りの格子制御法につい
てのみ考案されており、複数個の個体領域を含む解析空
間での格子制御法は考案されていない。

【００１６】さらに、物理量補間は手法の選択で格子制
御前後での物理量計算の連続性に大きく影響すると考え
られるがその手法に対しては一切述べられていない。

【００１７】さらに、物理量計算の処理と格子制御処理
だけでは、汎用化された流体解析装置として見た場合に
は非常に使い勝手が悪く、例えば非定常計算を行った場
合にある時間段階での流速分布を確認しようとすると、
各格子制御段階での格子と物理量とのマッチングに注意
を払う必要があり、各時間段階での物理量を異なった段
階での格子に基づき評価してしまうといった誤操作を招
く可能性がある。

【００１８】さらに、物理量計算の処理と格子制御処理
だけでは、汎用化された流体解析装置として見た場合に
は非常に使い勝手が悪く、例えば計算を一時的に中断す
るような場合には、前回の計算時における物理量及び制
御格子の情報を有効に活用するための手段を設けていな
いと、非常に計算効率が悪くなる。

【００１９】本発明は上記問題点に鑑み、カーテシアン
座標系における実用的な格子制御法を考案することを第
一の目的とする。

【００２０】第２の目的は、格子制御の核となる荷重係
数の計算法を考案し、本発明の格子制御法をより実用的
かつ効果的なものにすることにある。

【００２１】第３の目的は、カーテシアン座標系におけ
る解析空間に複数個の固体領域が存在する場合の格子制
御を実現することにある。

【００２２】第４の目的は、制御前後の格子配置移動量
があらかじめ定めた格子配置移動量判定値よりも小さい
場合には、格子制御を行わず物理量計算を続行すること
により、物理量計算の収束性を維持し計算時間の増大を
防止することにある。

【００２３】第５の目的は、適切な物理量の補間法を考
案することにより、格子制御前後での物理量計算の連続
性を確保し計算の収束性悪化を防止することにある。

【００２４】第６の目的は、格子制御時に用いる物理量
補間法を適用し初期格子に物理量を補間した後に各物理
量を計算機の補助記憶装置に出力することにより、計算
結果評価時における格子と物理量のマッチングミスを防
止し、流体解析装置における格子制御機能の使い勝手を
向上させることにある。

【００２５】第７の目的は、一時中断していた流れ場の
計算を再開する際に、あらかじめ計算機の補助記憶装置
に格納しておいた前回の制御格子へ物理量を補間した後
にその制御格子に基づき計算を再開することにより、そ
れ以前の計算での物理量及び格子制御の情報を有効に活
用することにある。

【００２６】

【課題を解決するための手段】第１の目的を達成するた
めに本発明の流体解析装置は、物理学的保存則に基づく
偏微分方程式群をカーテシアン座標系にて解析空間に配
置した計算格子群に対する差分方程式に置き換え反復計
算にて流れ場の解を得る物理量計算部と、前記物理量計
算部における反復計算が収束したか否かを判定する収束
判定部と、前記物理量計算部における反復計算回数があ
らかじめ定めた複数個の反復回数判定値と一致するか否
かにより格子の制御を行うか否かを判断する格子制御判
定部と、各座標軸方向の物理量勾配を基に格子制御量の
基本となる荷重係数を算出する荷重係数計算部と、隣接
格子間隔比及び各座標軸方向の格子間隔のアスペクト比
に基づき前記荷重係数より算出される格子間隔を修正す
る格子配置計算部と、前記格子配置計算部により修正さ
れた前記格子間隔に基づき格子の再配置を行う格子再配
置部と、計算している各物理量に対し制御前の格子配置
から制御後の格子配置への格子移動量に相当する補間を
行う物理量補間部とを備え、前記格子配置計算部におい
て、前記隣接格子間隔比及び前記アスペクト比に対する
条件式を代数的に解くことにより前記格子間隔を修正す
ることを特徴とした構成を有している。さらに第２の
目的を達成するために本発明の流体解析装置は、荷重係
数計算部において、各格子での各座標軸方向の物理量勾
配を算出し、各座標軸に対し垂直な平面に含まれる単位
格子群に垂直な方向の物理量勾配の最大値に基づき、前
記平面に垂直な座標軸方向の前記単位格子群の荷重係数
を算出することを特徴とした構成を有している。

【００２７】さらに第３の目的を達成するために本発明
の流体解析装置は、荷重係数計算部において固体領域と
流体領域との境界面或いは計算領域の外側境界面との間
に挟まれる空間を単位格子制御空間とし前記各単位格子
制御空間毎に荷重係数を算出し、格子配置計算部におい
て前記各単位格子制御空間の接合面での隣接格子間隔比
の調整を行うことを特徴とした構成を有している。

【００２８】さらに第４の目的を達成するために本発明
の流体解析装置は、格子再配置部において、格子配置判
定部を設け格子制御前の格子配置から格子配置計算部に
より得られた格子配置への格子移動量があらかじめ定め
た格子移動量判定値よりも小さいときには前記格子配置
判定部以降の前記格子再配置部及び物理量補間部におけ
る処理をスキップし物理量計算部に復帰し反復計算を続
行することを特徴とした構成を有している。

【００２９】さらに第５の目的を達成するために本発明
の流体解析装置は、物理量補間部において、各格子に対
し有限体積を仮定し、制御後の各格子体積中に占める制
御前の格子体積比率により各物理量の補間量を算出する
ことを特徴とした構成を有している。

【００３０】さらに第６の目的を達成するために本発明
の流体解析装置は、物理量を計算機の補助記憶装置に格
納する際に、物理量補間部において制御後の格子配置状
態から計算初期の格子配置状態に物理量を補間すること
を特徴とした構成を有している。

【００３１】さらに第７の目的を達成するために本発明
の流体解析装置は、一時的に計算を中断していた状態か
ら計算機の補助記憶装置内部に格納されている物理量を
基に改めて計算を再開する際に、物理量補間部において
計算初期の格子配置からあらかじめ前記補助記憶装置に
格納しておいた前回の計算時における最終制御状態の格
子配置へ前記物理量を補間した後に、前記最終制御状態
の格子配置に基づき物理量計算部における処理を行うこ
とを特徴とした構成を有している。

【００３２】

【作用】第１の目的を達成するための構成により、まず
既存の格子を基に荷重係数を計算し、その後隣接格子間
隔比及び格子間隔のアスペクト比に対する条件式を代数
的に解き荷重係数または格子間隔を修正することによ
り、カーテシアン座標系における格子配置を短時間に計
算することが出来る。

【００３３】さらに第２の目的を達成するための構成に
より、各座標軸方向の荷重係数を効果的にかつ経済的に
算出することが出来る。

【００３４】さらに第３の目的を達成するための構成に
より、解析領域内に存在する固体境界を表現している格
子を移動させることなく制御可能な格子のみ移動させる
ことが可能となり、固体領域の数に無関係に経済的に格
子制御を行うことが出来る。

【００３５】さらに第４の目的を達成するための構成に
より、格子を制御する前後での格子配置移動量があらか
じめ定めた格子配置移動量判定値よりも小さい場合に
は、格子制御を行わず物理量計算を続行することによ
り、物理量計算の収束性を維持し計算時間の増大を防止
することが出来る。

【００３６】さらに第５の目的を達成するための構成に
より、格子制御前後での物理量計算の連続性を確保し計
算の収束性悪化を防止することが出来る。

【００３７】さらに第６の目的を達成するための構成に
より、格子制御時に用いる物理量補間法を適用し初期格
子に物理量を補間した後に物理量を計算機の補助記憶装
置に出力することにより、計算結果評価時における格子
と物理量のマッチングミスを防止し、流体解析装置にお
ける格子制御機能の使い勝手を向上させることが出来
る。

【００３８】さらに第７の目的を達成するための構成に
より、一時中断していた流れ場の計算を再開する際に、
あらかじめ計算機の補助記憶装置に格納しておいた前回
の制御格子へ物理量を補間した後に制御格子に基づき計
算を再開することにより、それ以前の計算での物理量及
び格子制御の情報を有効に活用することが出来る。

【００３９】

【実施例】以下、第１から第７の発明におけるそれぞれ
の一実施例について図面を参照しながら説明する。な
お、説明の重複を避けるため、従来例と同一部分につい
ては同一符号を付して説明する。また、いずれの場合に
も、実際には数値解析を実行するための種々の構成要素
を必要とするが、本発明の主眼ではないので省略する。

【００４０】図１は、第１の発明の一実施例における流
体解析装置の構成及びフローチャートを示している。図
１において、１は物理量計算部、２は格子制御判定部、
３ａは荷重係数計算部、３ｂは格子配置計算部、４は格
子再配置部、５は物理量補間部、６は収束判定部を示し
ている。

【００４１】以上のように構成された流体解析装置につ
いて、以下その動作を説明する。まず、物理量計算部１
において、物理学的保存則に基づく偏微分方程式群をカ
ーテシアン座標系にて解析空間に配置した計算格子群に
対する差分方程式に置き換え反復計算にて流速や温度等
の各物理量を計算する。なお、収束判定部６において反
復計算における各段階での解の差を示す残差ＲＳが、あ
らかじめ定めた収束判定値ＲＳＬＭＴよりも小さくなる
まで、物理量計算部１における反復計算を繰り返す。そ
して、格子制御判定部２においてあらかじめ定めた反復
回数判定値ＮＵＭと物理量計算部１における反復計算回
数ＩＳＴＥＰとが一致した場合には、格子制御を行い、
一致しない場合には格子制御をスキップし物理量計算部
１における反復計算を続行する。反復計算回数ＩＳＴＥ
Ｐが反復回数判定値ＮＵＭと一致すると、まず荷重係数
計算部３ａにおいて（数４）により格子制御の基本とな
る荷重係数Ｗを計算する。

【００４２】

【数４】

【００４３】なお、式中のｆは物理量計算部１において
計算中の物理量を、△ｘは格子間隔を、ｉ及びｊは各座
標軸方向の格子番号を示す。次に、格子配置計算部３ｂ
において、隣接格子間隔比及び各格子のアスペクト比に
従い、荷重係数Ｗ及び（数５）に基づき計算した格子間
隔を代数的に制御する。

【００４４】

【数５】

【００４５】ここで、隣接格子間隔比の制御には（数
６）、アスペクト比制御には（数７）に示す簡単な条件
式を用い、各条件式を満足するように荷重係数Ｗまたは
格子間隔△ｘを代数的に修正し、新しい格子間隔△ｘを
算出する。

【００４６】

【数６】

【００４７】

【数７】

【００４８】これにより、物理量の計算時間と比較し無
視できる程度に格子制御時間を抑えることが出来、カー
テシアン座標系での実用的な格子制御を実現することが
できる。なお、（数６）中の２及び（数７）中の２５は
経験的に設定した隣接格子間隔比及びアスペクト比の各
制御値である。その後、格子再配置部４において、新し
い格子間隔△ｘに基づき格子を解析空間に再配置し、最
後に物理量補間部５において旧格子から新しい格子へ各
物理量を補間し物理量計算の連続性を確保した後、物理
量計算部１へ復帰する。

【００４９】なお、本実施例では、荷重係数を算出する
ために（数４）にて使用する物理量について特に言及し
ていないが、使用する物理量は流速や圧力等を直接使用
しても良いし、各物理量の合成関数等を用いてもかまわ
ない。また、格子再配置部４の後に物理量補間部５を設
けたが、どちらが先であってもかまわない。また、（数
６）中の２及び（数７）中の２５は経験的なパラメータ
であり、任意に決定できる。

【００５０】次に、図２は第２の発明の一実施例におけ
る荷重係数計算法の説明図である。図２においてＷは荷
重係数、ｉはカーテシアン座標系におけるＸ方向の格子
番号、ｊはＹ方向の格子番号を示している。

【００５１】以上のように構成された一実施例における
荷重係数計算法を、以下簡単のために２次元にて説明す
る。

【００５２】荷重係数Ｗは各格子にて（数４）を用い各
座標軸方向の物理量勾配を基に計算するが、カーテシア
ン座標系ではｉ番目の格子線上に存在する（数８）の格
子群のＸ方向移動量は、一義的に決定されるため、荷重
係数Ｗはｉ番目の格子線上にある格子点群の代表値によ
り代表させることができる。

【００５３】

【数８】

【００５４】そこで（数９）により、荷重係数Ｗの最大
値を代表値とすることにより、ｉ番目の格子線上におけ
る最も激しい物理量勾配に基づき新しい格子間隔△ｘを
算出することができ、物理量の変化の激しい部分では格
子を集中させ、変化の緩やかな部分では格子を粗に配置
することができ各格子に物理量勾配を解析空間に平均的
に分布させることができ、物理量の解の高精度化を図る
ことが出来る。

【００５５】

【数９】

【００５６】なお、本実施例では、簡単のために２次元
にて説明したが、３次元においても本実施例をそのまま
拡張できる。

【００５７】また、図３は第３の発明の一実施例におけ
る格子制御法の説明図である。図３においてＬ₁、Ｌ₂に
代表される実線或いは点線に囲まれた領域は固体域と流
体域との境界或いは解析領域の外側境界とから成る間隔
であり、格子制御の単位空間幅を示している。

【００５８】以上のように構成された一実施例における
格子制御法を、以下簡単のために２次元にて説明する。

【００５９】第１の発明の一実施例等によりＬ₁及びＬ₂
等に示す単位空間毎に新しい格子間隔を計算した後に、
（数６）及び（数７）により各単位空間の境界線を挟む
隣接格子間隔等を再度修正することにより、カーテシア
ン座標系にて解析空間に複数個の固体領域が存在する場
合でも、固体境界を表す格子線を移動させることなく、
格子制御を行なうことが出来る。

【００６０】なお、本実施例では、簡単のために２次元
にて説明したが、３次元においても本実施例をそのまま
拡張できる。

【００６１】また、図４は第４の発明の一実施例におけ
る流体解析装置の構成及びフローチャートを示す。

【００６２】図４において、４ａは格子再配置部４に設
けた格子配置判定部、４ｂは格子配置実行部を示してい
る。

【００６３】以上のように構成された一実施例における
流体解析装置について、以下その動作を説明する。

【００６４】第一の発明の一実施例等により計算した格
子配置の旧格子配置に対する格子移動量Ｄが、あらかじ
め定めた格子移動量判定値ＤＥＬＴＡより小さい場合に
は、格子配置実行部４ｂ及び物理量計算部５をスキップ
し物理量計算部１へ復帰し、格子移動量Ｄが格子移動量
判定値ＤＥＬＴＡ以上である場合には、格子配置実行部
４ｂにおいて格子を再配置した後、物理量補間部５にて
新しい格子配置へ物理量を補間し、物理量計算部１へ復
帰することにより、格子がほとんど移動しない場合には
格子配置実行部４ｂと物理量補間部５をスキップし、物
理量計算部１における物理量の反復計算の収束を妨げな
いようにすることが出来、その結果計算時間全体を不用
意に増大させることを防止し、格子制御の効率向上を図
ることが出来る。

【００６５】また、図５は第５の発明の一実施例におけ
る物理量補間法の説明図である。図５において、ａｂｃ
ｄは制御後の格子線に囲まれた面積に空間的に重複する
旧格子線に囲まれた面積域での物理量の代表値を示して
おり、Ｘ₁Ｘ₂Ｙ₁Ｙ₂は制御後の格子線間にある旧格子線
と制御後の新しい格子線との間隔を示す。

【００６６】以上のように構成された一実施例における
物理量補間法について、簡単のため２次元にて説明す
る。

【００６７】物理量の補間に際し、新しい格子線に囲ま
れた面積に対する旧格子線に囲まれた面積の面積比を基
に（数１０）により各旧面積の物理量の代表値を新しい
格子に補間することにより、物理量の空間的意味を失う
ことなく格子制御を行え、格子制御の前後において物理
量計算部１における反復計算の連続性を損なうことなく
物理量計算を継続することが出来、その結果、計算時間
全体を増大させることなく格子制御を行なうことが出来
る。

【００６８】

【数１０】

【００６９】ここで（数１０）中のφは補間後の物理量
を示す。なお、本実施例では簡単のために２次元にて説
明したが本実施例は３次元における体積補間へ拡張でき
ることは言うまでもない。

【００７０】また、図６は第６の発明の一実施例におけ
る動作説明図である。図６において、５ａは図１または
図４における一実施例の構成図に追加した物理量補間
部、７は計算機の補助記憶装置に出力する制御格子から
初期格子に補間した後の物理量ファイルを示している。

【００７１】以上のように構成された一実施例における
流体解析装置について、以下その動作を説明する。

【００７２】物理量計算部１において計算した物理量の
計算結果を補助記憶装置に出力する際に、物理量計算部
５ａにおいて、最終制御格子から計算初期の格子へ物理
量を補間することにより、計算結果評価時に使用する格
子をただ一つにすることが出来、計算結果評価時におけ
る複数個の制御格子と計算結果とのマッチングミスを防
止し、流体解析装置全体の使い勝手を向上させることが
出来る。

【００７３】また、図７は第７の発明の一実施例におけ
る動作説明図である。図７において、５ｂは図１または
図４における一実施例の構成図の最初に追加した物理量
補間部、８は前回の計算時における最終制御段階での格
子配置の情報を格納したファイルである。

【００７４】以上のように構成された一実施例における
流体解析装置について、以下その動作を説明する。

【００７５】一時的に流体解析装置における計算を中断
していた状態から再度前回の計算結果を基に計算を再開
する際に、初期格子から前回の計算終了時にあらかじめ
計算機の補助記憶装置に格納しておいた制御格子８に物
理量７を補間した後、制御格子８に基づき物理量計算部
１における物理量計算を続行することにより、前回の計
算時における物理量の計算結果及び制御格子を有効に活
用し、物理量の最終結果を得るまでの計算全体を効率よ
く進めることが出来る。

【００７６】

【発明の効果】以上のように本発明は、物理学的保存則
に基づく偏微分方程式群をカーテシアン座標系にて解析
空間に配置した計算格子群に対する差分方程式に置き換
え反復計算にて流れ場の解を得る物理量計算部と、前記
物理量計算部における反復計算が収束したか否かを判定
する収束判定部と、前記物理量計算部における反復計算
回数があらかじめ定めた複数個の反復回数判定値と一致
するか否かにより格子の制御を行うか否かを判断する格
子制御判定部と、各座標軸方向の物理量勾配を基に格子
制御量の基本となる荷重係数を算出する荷重係数計算部
と、隣接格子間隔比及び各座標軸方向の格子間隔のアス
ペクト比に基づき前記荷重係数より算出される格子間隔
を修正する格子配置計算部と、前記格子配置計算部によ
り修正された前記格子間隔に基づき格子の再配置を行う
格子再配置部と、計算している各物理量に対し制御前の
格子配置から制御後の格子配置への格子移動量に相当す
る補間を行う物理量補間部とを備え、前記格子配置計算
部において、前記隣接格子間隔比及び前記アスペクト比
に対する条件式を代数的に解くことにより前記格子間隔
を修正することを特徴とすることにより、カーテシアン
座標系における実用的な格子制御を実現することが出来
る。

【００７７】さらに、荷重係数計算部において、各格子
での各座標軸方向の物理量勾配を算出し、各座標軸に対
し垂直な平面に含まれる単位格子群に垂直な方向の物理
量勾配の最大値に基づき、前記平面に垂直な座標軸方向
の前記単位格子群の荷重係数を算出することを特徴とす
ることにより、カーテシアン座標系における格子制御を
より実用的かつ経済的に行うことが出来る。

【００７８】さらに、荷重係数計算部において固体領域
と流体領域との境界面或いは計算領域の外側境界面との
間に挟まれる空間を単位格子制御空間とし前記各単位格
子制御空間毎に荷重係数を算出し、格子配置計算部にお
いて前記各単位格子制御空間の接合面での隣接格子間隔
比の調整を行うことを特徴とすることにより、カーテシ
アン座標系における解析空間に複数個の固体領域が存在
する場合の格子制御を実現することが出来る。

【００７９】さらに、格子再配置部において、格子配置
判定部を設け格子制御前の格子配置から格子配置計算部
により得られた格子配置への格子移動量があらかじめ定
めた格子移動量判定値よりも小さいときには前記格子配
置判定部以降の前記格子再配置部及び物理量補間部にお
ける処理をスキップし物理量計算部に復帰し反復計算を
続行することを特徴とすることにより、格子を制御する
前後での格子配置移動量があらかじめ定めた格子配置移
動量判定値よりも小さい場合には、格子制御を行わず物
理量計算を続行することができ、その結果物理量計算の
収束性を維持し計算時間の増大を防止することが出来
る。

【００８０】さらに、物理量補間部において、各格子に
対し有限体積を仮定し、制御後の各格子体積中に占める
制御前の格子体積比率により各物理量の補間量を算出す
ることを特徴とすることにより、格子制御前後での物理
量計算の連続性を確保し収束性悪化を防止することが出
来る。

【００８１】さらに、物理量を計算機の補助記憶装置に
格納する際に、物理量補間部において制御後の格子配置
状態から計算初期の格子配置状態に物理量を補間するこ
とを特徴とすることにより、計算結果評価時における格
子と物理量のマッチングミスを防止し、流体解析装置に
おける格子制御機能の使い勝手を向上させることが出来
る。

【００８２】さらに、一時的に計算を中断していた状態
から計算機の補助記憶装置内部に格納されている物理量
を基に改めて計算を再開する際に、物理量補間部におい
て計算初期の格子配置からあらかじめ前記補助記憶装置
に格納しておいた前回の計算での最終制御状態の格子配
置へ前記物理量を補間した後に、前記最終制御状態の格
子配置を基に物理量計算部における処理を行うことを特
徴とすることにより、それ以前の計算での物理量及び格
子制御の情報を有効に活用することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の一実施例における流体解析装置の
構成及びフローチャート

【図２】第２の発明の一実施例における荷重係数計算法
の説明図

【図３】第３の発明の一実施例における格子制御法の説
明図

【図４】第４の発明の一実施例における流体解析装置の
構成及びフローチャート

【図５】第５の発明の一実施例における物理量補間法の
説明図

【図６】第６の発明の一実施例における動作説明図

【図７】第７の発明の一実施例における動作説明図

【図８】従来の流体解析装置の構成及びフローチャート

【符号の説明】

２格子制御判定部３ａ荷重係数計算部３ｂ格子配置計算部４格子再配置部５物理量計算部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01M 10/00 G06F 17/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】物理学的保存則に基づく偏微分方程式群を
カーテシアン座標系にて解析空間に配置した計算格子群
に対する差分方程式に置き換え反復計算にて流れ場の解
を得る物理量計算部と、前記物理量計算部における反復
計算が収束したか否かを判定する収束判定部と、前記物
理量計算部における反復計算回数があらかじめ定めた複
数個の反復回数判定値と一致するか否かにより格子の制
御を行うか否かを判断する格子制御判定部と、各座標軸
方向の物理量勾配を基に格子制御量の基本となる荷重係
数を算出する荷重係数計算部と、隣接格子間隔比及び各
座標軸方向の格子間隔のアスペクト比に基づき前記荷重
係数より算出される格子間隔を修正する格子配置計算部
と、前記格子配置計算部により修正された前記格子間隔
に基づき格子の再配置を行う格子再配置部と、計算して
いる各物理量に対し制御前の格子配置から制御後の格子
配置への格子移動量に相当する補間を行う物理量補間部
とを備え、前記格子配置計算部において、前記隣接格子
間隔比及び前記アスペクト比に対する条件式を代数的に
解くことにより前記格子間隔を修正することを特徴とす
る流体解析装置。
【請求項２】荷重係数計算部において、各格子での各座
標軸方向の物理量勾配を算出し、各座標軸に対し垂直な
平面に含まれる単位格子群に垂直な方向の物理量勾配の
最大値に基づき、前記平面に垂直な座標軸方向の前記単
位格子群の荷重係数を算出することを特徴とする請求項
１記載の流体解析装置。
【請求項３】荷重係数計算部において固体領域と流体領
域との境界面或いは計算領域の外側境界面との間に挟ま
れる空間を単位格子制御空間とし前記各単位格子制御空
間毎に荷重係数を算出し、格子配置計算部において前記
各単位格子制御空間の接合面での隣接格子間隔比の調整
を行うことを特徴とする請求項１または２記載の流体解
析装置。
【請求項４】格子再配置部において、格子配置判定部を
設け格子制御前の格子配置から格子配置計算部により得
られた格子配置への格子移動量があらかじめ定めた格子
移動量判定値よりも小さいときには前記格子配置判定部
以降の前記格子再配置部及び物理量補間部における処理
をスキップし物理量計算部に復帰し反復計算を続行する
ことを特徴とする請求項１または２または３記載の流体
解析装置。
【請求項５】物理量補間部において、各格子に対し有限
体積を仮定し、制御後の各格子体積中に占める制御前の
格子体積比率により各物理量の補間量を算出することを
特徴とする請求項１または２または３または４記載の流
体解析装置。
【請求項６】物理量を計算機の補助記憶装置に格納する
際に、物理量補間部において制御後の格子配置状態から
計算初期の格子配置状態に物理量を補間することを特徴
とする請求項１または２または３または４または５記載
の流体解析装置。
【請求項７】一時的に計算を中断していた状態から計算
機の補助記憶装置内部に格納されている物理量を基に改
めて計算を再開する際に、物理量補間部において計算初
期の格子配置からあらかじめ前記補助記憶装置に格納し
ておいた前回の計算時における最終制御状態の格子配置
へ前記物理量を補間した後に、前記最終制御状態の格子
配置に基づき物理量計算部における処理を行うことを特
徴とする請求項６記載の流体解析装置。