JP4899607B2 - Particle behavior simulation apparatus, particle behavior simulation method, and computer program - Google Patents

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本発明は、粒子径の異なる粒子の挙動をシミュレーションする粒子挙動シミュレーション装置、粒子挙動シミュレーション方法、及びコンピュータプログラムに関し、特に粒子径の相違する粒子間に働く複数の相互作用を考慮する必要のある場合、例えば電子写真式画像形成プロセスにおける現像プロセスでの二成分現像剤の挙動等をシミュレーションする粒子挙動シミュレーション装置、粒子挙動シミュレーション方法、及びコンピュータプログラムに関する。   The present invention relates to a particle behavior simulation apparatus, a particle behavior simulation method, and a computer program for simulating the behavior of particles having different particle sizes, and particularly when a plurality of interactions acting between particles having different particle sizes need to be considered. The present invention relates to a particle behavior simulation apparatus, a particle behavior simulation method, and a computer program for simulating the behavior of a two-component developer in a development process in an electrophotographic image forming process, for example.

近年、コンピュータ技術の急速な進展に伴い、演算処理負荷が過大であると考えられていた粉体、粒体等の粒子の挙動シミュレーション方法が多々実用化されている。例えば個別要素法、又は離散要素法(Discrete Element Method:以下DEMという)と呼ばれる方法を用いたシミュレーション方法が普及しており、DEMに基づいた粒子挙動シミュレータを利用した粉体挙動解析が実施される機会が多くなってきた。   In recent years, with the rapid progress of computer technology, many behavioral simulation methods for particles such as powders and granules that have been considered to have an excessive processing load have been put into practical use. For example, a simulation method using a method called an individual element method or a discrete element method (hereinafter referred to as DEM) is widely used, and powder behavior analysis using a particle behavior simulator based on DEM is performed. Opportunities have increased.

しかし、DEMに基づく粒子挙動シミュレーションは、粒子1個1個を演算単位としていることから演算処理負荷が非常に大きく、解析することが可能な粒子数に上限がある。さらに、例えばレーザプリンタ等における二成分現像剤の挙動をシミュレーションする場合、粒子間接触力以外に、現像剤に作用する磁気力、電気力、粒子間相互作用力等の外力、トナー及びキャリアの粒子径比を考慮する必要が在り、演算処理負荷はさらに増大する。したがって、実装に近い十分な粒子濃度におけるシミュレーションを精度良く実行することが非常に困難であるという問題点があった。   However, the particle behavior simulation based on DEM uses a single particle as a calculation unit, so the calculation processing load is very large, and there is an upper limit on the number of particles that can be analyzed. Further, for example, when simulating the behavior of a two-component developer in a laser printer or the like, in addition to the interparticle contact force, external force such as magnetic force, electric force, and interparticle interaction force acting on the developer, toner and carrier particles It is necessary to consider the diameter ratio, and the processing load further increases. Therefore, there is a problem that it is very difficult to accurately execute a simulation at a sufficient particle concentration close to mounting.

そこで、例えば特許文献1には、粒子間の距離に依存した複数の相互作用、例えば粒子間接触力、磁気力等の夫々に対して有効距離を定め、該有効距離に応じて最適な分割領域の大きさを決定する粒子挙動計算方法が開示されている。特許文献1では、有効距離に応じて最適な分割領域の大きさを決定することから、不要な距離計算を最小限にすることができ、演算処理時間を短縮することが可能となる。
特開2005−122354号公報
Therefore, for example, in Patent Document 1, an effective distance is determined for each of a plurality of interactions depending on the distance between particles, for example, a contact force between particles, a magnetic force, and the like, and an optimum divided region is determined according to the effective distance. Disclosed is a particle behavior calculation method for determining the size of. In Patent Document 1, since the optimum size of the divided region is determined according to the effective distance, unnecessary distance calculation can be minimized, and calculation processing time can be shortened.
JP 2005-122354 A

特許文献1では、有効距離の最大値と最小値との間で分割領域の大きさ、すなわち粒子検索範囲を定めていることから、所定の相互作用については不要な距離計算を省略することができる。しかし、すべての相互作用について適切な粒子検索範囲を特定することは困難であり、所定の相互作用については不要な距離計算を実行する必要も残されている。   In Patent Document 1, since the size of the divided region, that is, the particle search range is determined between the maximum value and the minimum value of the effective distance, unnecessary distance calculation can be omitted for a predetermined interaction. . However, it is difficult to specify an appropriate particle search range for all interactions, and there is still a need to perform unnecessary distance calculations for a given interaction.

また、いずれの粒子検索範囲が最適であるのかは、シミュレーション演算の結果に基づいて判断するしかなく、演算処理時間の短縮効果は確実に得ることはできるものの、最小限であるか否かについては何等保証がない。粒子検索範囲を最適化するためには、結局分割されたセル(領域)の大きさを変動して複数回シミュレーション演算する必要が生じ、トータルのシミュレーション演算時間を大きく削減することは困難であるのが現状である。   In addition, it is only possible to determine which particle search range is optimal based on the result of simulation calculation, and although the effect of shortening the calculation processing time can be surely obtained, as to whether or not it is the minimum There is no guarantee. In order to optimize the particle search range, the size of the divided cell (region) needs to be changed and it is necessary to perform simulation calculations multiple times, and it is difficult to greatly reduce the total simulation calculation time. Is the current situation.

さらに、大小2種類の径を有する粒子が混在する場合、粒子が混在する空間における粒子濃度、粒子径比によっても、有効距離は大きく変動する。すなわち、粒子径比が大きい場合、一の粒子検索範囲に対してシミュレーション演算をした場合であっても不要な距離計算が必ず発生することから、大きさの異なる複数の粒子検索範囲を用いてシミュレーション演算する方が、却って演算処理効率が高くなり演算処理時間が短くなる場合も生じ得る。また、粒子検索範囲の大きさを変えずにシミュレーション演算する場合であっても、混在する粒子の体積濃度に応じて粒子検索範囲の大きさを最適化する必要がある。   Further, when particles having two types of sizes, large and small, coexist, the effective distance varies greatly depending on the particle concentration and particle size ratio in the space where the particles are mixed. In other words, if the particle size ratio is large, an unnecessary distance calculation always occurs even if simulation is performed for one particle search range, so simulation is performed using multiple particle search ranges of different sizes. On the contrary, the calculation processing efficiency may be higher and the calculation processing time may be shortened. Further, even when the simulation calculation is performed without changing the size of the particle search range, it is necessary to optimize the size of the particle search range according to the volume concentration of the mixed particles.

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、DEMを用いて粉体の挙動をシミュレーションする場合、粒子径比及び粒子濃度に応じて、粒子検索範囲を最適化してシミュレーションすることにより演算処理負荷を軽減して高速シミュレーションを実現する粒子挙動シミュレーション装置、粒子挙動シミュレーション方法、及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and when simulating the behavior of powder using a DEM, the calculation is performed by optimizing the particle search range and simulating according to the particle diameter ratio and particle concentration. It is an object of the present invention to provide a particle behavior simulation apparatus, a particle behavior simulation method, and a computer program that reduce processing load and realize high-speed simulation.

上記目的を達成するために第1発明に係る粒子挙動シミュレーション装置は、粒子径の相違する粒子間の距離に依存した複数の相互作用力に基づく粒子の挙動を計算する計算対象領域を複数の領域に分割し、計算対象領域内に含まれる粒子の挙動をシミュレートする装置において、前記計算対象領域内で粒子径が最大である粒子から順次着目粒子とし、該着目粒子を内包する所定の大きさの小領域内で相互に接触している粒子及び接触する可能性のある粒子を検索する粒子検索手段と、検索された粒子に関する情報を記憶手段に記憶する手段と、着目粒子の積算変位を算出する手段と、積算変位が所定値を越えたか否かを判断する判断手段とを備え、該判断手段で所定値を越えたと判断した場合にのみ、前記粒子検索手段を用い、所定値以下であると判断した場合、前記記憶手段から読み出した粒子に関する情報に基づいて粒子の挙動をシミュレートするようにしてあることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the particle behavior simulation apparatus according to the first aspect of the present invention provides a calculation target region for calculating the behavior of particles based on a plurality of interaction forces depending on the distance between particles having different particle diameters. In the apparatus for simulating the behavior of the particles contained in the calculation target area, the particles having the largest particle diameter in the calculation target area are sequentially set as the target particles, and the predetermined size is included in the target particles. Particle search means for searching for particles that are in contact with each other and particles that may be in contact with each other in a small area, means for storing information on the searched particles in the storage means, and calculating the integrated displacement of the particle of interest And a means for judging whether or not the integrated displacement exceeds a predetermined value, and the particle search means is used only when it is judged by the judgment means that the predetermined value has been exceeded. If it is determined that, characterized in that you have to simulate the behavior of the particles, based on the information on the read particles from the storage means.

また、第2発明に係る粒子挙動シミュレーション装置は、第1発明において、前記領域は正方領域であり、着目粒子の粒子径の、前記粒子検索手段にて検索された粒子の粒子径に対する粒子径比が2.0であり、前記粒子検索手段にて検索された小領域内の全粒子の体積の総和に対する、着目粒子と粒子径が相違する粒子の体積比が0.030乃至0.333である場合、前記領域の一辺の長さを粒子径の0.575乃至1.4倍に設定する手段を備えることを特徴とする。   The particle behavior simulation apparatus according to the second invention is the particle behavior simulation apparatus according to the first invention, wherein the region is a square region, and the particle size ratio of the particle size of the target particle to the particle size of the particle searched by the particle search means. Is 2.0, and the volume ratio of the particle having the particle diameter different from the particle of interest is 0.030 to 0.333 with respect to the total volume of all the particles in the small area searched by the particle search means. In this case, a means for setting the length of one side of the region to 0.575 to 1.4 times the particle diameter is provided.

また、第3発明に係る粒子挙動シミュレーション装置は、第1発明において、前記領域は正方領域であり、着目粒子の粒子径の、前記粒子検索手段にて検索された粒子の粒子径に対する粒子径比を算出する手段と、前記粒子検索手段にて検索された小領域内の全粒子の体積の総和に対する、着目粒子と粒子径が相違する粒子の体積比を算出する手段と、算出した粒子径比及び体積比に基づいて、小領域を単一の大きさを有する領域で設定するか、複数の大きさを有する領域で設定するかを選択する手段と、前記小領域を複数の大きさを有する領域で設定する場合、体積比が0.5近傍であるときには前記領域の一辺の長さを粒子径の0.85乃至1.75倍に設定する手段とを備えることを特徴とする。   In the particle behavior simulation apparatus according to a third aspect of the present invention, in the first aspect, the region is a square region, and the particle size ratio of the particle size of the particle of interest to the particle size of the particle searched by the particle search means Means for calculating the volume ratio of particles having a particle diameter different from the particle of interest with respect to the total volume of all the particles in the small region searched by the particle search means, and the calculated particle diameter ratio And a means for selecting whether to set the small region as a region having a single size or a region having a plurality of sizes based on the volume ratio, and the small region having a plurality of sizes In the case where the region is set, it is characterized by comprising means for setting the length of one side of the region to be 0.85 to 1.75 times the particle diameter when the volume ratio is near 0.5.

また、第4発明に係る粒子挙動シミュレーション装置は、第1発明において、前記領域は正方領域であり、着目粒子の粒子径の、前記粒子検索手段にて検索された粒子の粒子径に対する粒子径比を算出する手段と、前記粒子検索手段にて検索された小領域内の全粒子の体積の総和に対する、着目粒子と粒子径が相違する粒子の体積比を算出する手段と、算出した粒子径比及び体積比に基づいて、小領域を単一の大きさを有する領域で設定するか、複数の大きさを有する領域で設定するかを選択する手段と、前記小領域を複数の大きさを有する領域で設定する場合、体積比が0.1近傍であるときには前記領域の一辺の長さを粒子径の1.1乃至1.8倍に設定する手段とを備えることを特徴とする。   In the particle behavior simulation apparatus according to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect, the region is a square region, and the particle size ratio of the particle size of the particle of interest to the particle size of the particle searched by the particle search means Means for calculating the volume ratio of particles having a particle diameter different from the particle of interest with respect to the total volume of all the particles in the small region searched by the particle search means, and the calculated particle diameter ratio And a means for selecting whether to set the small region as a region having a single size or a region having a plurality of sizes based on the volume ratio, and the small region having a plurality of sizes In the case where the region is set, it is characterized by comprising means for setting the length of one side of the region to 1.1 to 1.8 times the particle diameter when the volume ratio is near 0.1.

また、第5発明に係る粒子挙動シミュレーション方法は、粒子径の相違する粒子間の距離に依存した複数の相互作用力に基づく粒子の挙動を計算する計算対象領域を複数の領域に分割し、計算対象領域内に含まれる粒子の挙動をシミュレートする方法において、前記計算対象領域内で粒子径が最大である粒子から順次着目粒子とし、該着目粒子を内包する所定の大きさの小領域内で相互に接触している粒子及び接触する可能性のある粒子を検索し、検索された粒子に関する情報を記憶手段に記憶し、着目粒子の積算変位を算出し、積算変位が所定値を越えたか否かを判断し、所定値を越えたと判断した場合にのみ、粒子の検索を行い、所定値以下であると判断した場合、前記記憶手段から読み出した粒子に関する情報に基づいて粒子の挙動をシミュレートすることを特徴とする。   The particle behavior simulation method according to the fifth aspect of the present invention divides a calculation target region for calculating the behavior of particles based on a plurality of interaction forces depending on the distance between particles having different particle diameters into a plurality of regions, In the method of simulating the behavior of the particles included in the target region, the particles having the largest particle diameter in the calculation target region are sequentially selected as the target particles, and the target particles are included in a small region having a predetermined size. Search for particles that are in contact with each other and particles that may be in contact with each other, store information about the retrieved particles in the storage means, calculate the accumulated displacement of the particle of interest, and whether the accumulated displacement exceeds a predetermined value Only when it is determined that the value exceeds the predetermined value, the particle search is performed. When it is determined that the particle value is equal to or less than the predetermined value, the behavior of the particle is determined based on the information regarding the particle read from the storage unit. Characterized in that it emulates.

また、第6発明に係る粒子挙動シミュレーション方法は、第5発明において、前記領域は正方領域であり、着目粒子の粒子径の、検索された粒子の粒子径に対する粒子径比が2.0であり、検索された小領域内の全粒子の体積の総和に対する、着目粒子と粒子径が相違する粒子の体積比が0.030乃至0.333である場合、前記領域の一辺の長さを粒子径の0.575乃至1.4倍に設定することを特徴とする。   In the particle behavior simulation method according to the sixth invention, in the fifth invention, the region is a square region, and the particle size ratio of the particle size of the target particle to the particle size of the searched particle is 2.0. When the volume ratio of the particle having a particle diameter different from that of the target particle is 0.030 to 0.333 with respect to the total volume of all the particles in the searched small region, the length of one side of the region is defined as the particle size. It is characterized by being set to 0.575 to 1.4 times that of.

また、第7発明に係る粒子挙動シミュレーション方法は、第5発明において、前記領域は正方領域であり、着目粒子の粒子径の、検索された粒子の粒子径に対する粒子径比を算出し、検索された小領域内の全粒子の体積の総和に対する、着目粒子と粒子径が相違する粒子の体積比を算出し、算出した粒子径比及び体積比に基づいて、小領域を単一の大きさを有する領域で設定するか、複数の大きさを有する領域で設定するかを選択し、前記小領域を複数の大きさを有する領域で設定する場合、体積比が0.5近傍であるときには前記領域の一辺の長さを粒子径の0.85乃至1.75倍に設定することを特徴とする。   Further, in the particle behavior simulation method according to the seventh invention, in the fifth invention, the region is a square region, and the particle size ratio of the particle of interest to the particle size of the searched particle is calculated and searched. Calculate the volume ratio of the particle of the particle size different from the particle of interest to the total volume of all the particles in the small region. Based on the calculated particle size ratio and volume ratio, Selecting whether to set in a region having a plurality of sizes or setting in a region having a plurality of sizes, and setting the small region in a region having a plurality of sizes, when the volume ratio is near 0.5, the region The length of one side is set to 0.85 to 1.75 times the particle diameter.

また、第8発明に係る粒子挙動シミュレーション方法は、第5発明において、前記領域は正方領域であり、着目粒子の粒子径の、検索された粒子の粒子径に対する粒子径比を算出し、検索された小領域内の全粒子の体積の総和に対する、着目粒子と粒子径が相違する粒子の体積比を算出し、算出した粒子径比及び体積比に基づいて、小領域を単一の大きさを有する領域で設定するか、複数の大きさを有する領域で設定するかを選択し、前記小領域を複数の大きさを有する領域で設定する場合、体積比が0.1近傍であるときには前記領域の一辺の長さを粒子径の1.1乃至1.8倍に設定することを特徴とする。   Further, in the particle behavior simulation method according to the eighth invention, in the fifth invention, the region is a square region, and the particle size ratio of the particle of interest to the particle size of the searched particle is calculated and searched. Calculate the volume ratio of the particle of the particle size different from the particle of interest to the total volume of all the particles in the small region. Based on the calculated particle size ratio and volume ratio, In the case of selecting whether to set in a region having a plurality of sizes or setting in a region having a plurality of sizes, and setting the small region in a region having a plurality of sizes, when the volume ratio is near 0.1, the region The length of one side is set to 1.1 to 1.8 times the particle diameter.

また、第9発明に係るコンピュータプログラムは、粒子径の相違する粒子間の距離に依存した複数の相互作用力に基づく粒子の挙動を計算する計算対象領域を複数の領域に分割し、計算対象領域内に含まれる粒子の挙動をシミュレートするコンピュータで実行することが可能なコンピュータプログラムにおいて、前記コンピュータを、前記計算対象領域内で粒子径が最大である粒子から順次着目粒子とし、該着目粒子を内包する所定の大きさの小領域内で相互に接触している粒子及び接触する可能性のある粒子を検索する粒子検索手段、検索された粒子に関する情報を記憶手段に記憶する手段、着目粒子の積算変位を算出する手段、積算変位が所定値を越えたか否かを判断する判断手段、及び該判断手段で所定値を越えたと判断した場合にのみ、前記粒子検索手段を用い、所定値以下であると判断した場合、前記記憶手段から読み出した粒子に関する情報に基づいて粒子の挙動をシミュレートする手段として機能させることを特徴とする。   The computer program according to the ninth aspect of the present invention divides a calculation target area for calculating the behavior of particles based on a plurality of interaction forces depending on the distance between particles having different particle diameters into a plurality of areas. In the computer program that can be executed by a computer that simulates the behavior of particles contained in the computer, the computer is set as the target particle sequentially from the particle having the largest particle diameter in the calculation target region, and the target particle is Particle search means for searching for particles that are in contact with each other and particles that may be in contact with each other within a small area of a predetermined size contained therein, means for storing information on the searched particles in a storage means, Means for calculating the integrated displacement, determination means for determining whether the integrated displacement exceeds a predetermined value, and when the determination means determines that the predetermined value has been exceeded , Using the particle retrieval means, if it is determined to be equal to or less than a predetermined value, characterized in that to function as a means of simulating the behavior of the particles, based on the information on the read particles from the storage means.

また、第10発明に係るコンピュータプログラムは、第9発明において、前記領域は正方領域であり、前記コンピュータを、着目粒子の粒子径の、前記粒子検索手段にて検索された粒子の粒子径に対する粒子径比が2.0であり、前記粒子検索手段にて検索された小領域内の全粒子の体積の総和に対する、着目粒子と粒子径が相違する粒子の体積比が0.030乃至0.333である場合、前記領域の一辺の長さを粒子径の0.575乃至1.4倍に設定する手段として機能させることを特徴とする。   The computer program according to a tenth aspect of the invention is the computer program according to the ninth aspect, wherein the region is a square region, the particle size of the particle of interest is equal to the particle size of the particle searched by the particle search means. The diameter ratio is 2.0, and the volume ratio of particles having a particle diameter different from that of the target particle is 0.030 to 0.333 with respect to the total volume of all particles in the small region searched by the particle search means. In this case, it is characterized by functioning as means for setting the length of one side of the region to 0.575 to 1.4 times the particle diameter.

また、第11発明に係るコンピュータプログラムは、第9発明において、前記領域は正方領域であり、前記コンピュータを、着目粒子の粒子径の、前記粒子検索手段にて検索された粒子の粒子径に対する粒子径比を算出する手段、前記粒子検索手段にて検索された小領域内の全粒子の体積の総和に対する、着目粒子と粒子径が相違する粒子の体積比を算出する手段、算出した粒子径比及び体積比に基づいて、小領域を単一の大きさを有する領域で設定するか、複数の大きさを有する領域で設定するかを選択する手段、及び前記小領域を複数の大きさを有する領域で設定する場合、体積比が0.5近傍であるときには前記領域の一辺の長さを粒子径の0.85乃至1.75倍に設定する手段として機能させることを特徴とする。   The computer program according to an eleventh aspect of the invention is the computer program according to the ninth aspect, wherein the region is a square region, and the computer is used to determine a particle size of the particle of interest relative to the particle size of the particle searched by the particle search means. Means for calculating the diameter ratio, means for calculating the volume ratio of particles having a particle diameter different from the particle of interest, with respect to the sum of the volumes of all particles in the small region searched by the particle search means, and the calculated particle diameter ratio And a means for selecting whether to set the small region as a region having a single size or a region having a plurality of sizes based on the volume ratio, and the small region having a plurality of sizes In the case of setting in the region, when the volume ratio is in the vicinity of 0.5, the length of one side of the region is functioned as means for setting the length to 0.85 to 1.75 times the particle diameter.

また、第12発明に係るコンピュータプログラムは、第9発明において、前記領域は正方領域であり、前記コンピュータを、着目粒子の粒子径の、前記粒子検索手段にて検索された粒子の粒子径に対する粒子径比を算出する手段、前記粒子検索手段にて検索された小領域内の全粒子の体積の総和に対する、着目粒子と粒子径が相違する粒子の体積比を算出する手段、算出した粒子径比及び体積比に基づいて、小領域を単一の大きさを有する領域で設定するか、複数の大きさを有する領域で設定するかを選択する手段、及び前記小領域を複数の大きさを有する領域で設定する場合、体積比が0.1近傍であるときには前記領域の一辺の長さを粒子径の1.1乃至1.8倍に設定する手段として機能させることを特徴とする。   The computer program according to a twelfth aspect of the invention is the computer program according to the ninth aspect, wherein the region is a square region, and the computer is used to determine the particle size of the particle of interest relative to the particle size of the particle searched by the particle search means Means for calculating the diameter ratio, means for calculating the volume ratio of particles having a particle diameter different from the particle of interest, with respect to the sum of the volumes of all particles in the small region searched by the particle search means, and the calculated particle diameter ratio And a means for selecting whether to set the small region as a region having a single size or a region having a plurality of sizes based on the volume ratio, and the small region having a plurality of sizes In the case where the region is set, when the volume ratio is in the vicinity of 0.1, it functions as means for setting the length of one side of the region to 1.1 to 1.8 times the particle diameter.

第1発明、第5発明、及び第9発明では、粒子径の相違する粒子間の距離に依存した複数の相互作用力に基づく粒子の挙動を計算する計算対象領域を複数の領域に分割し、計算対象領域内に含まれる粒子の挙動をシミュレートする。計算対象領域内で粒子径が最大である粒子から順次着目粒子とし、該着目粒子を内包する所定の大きさの小領域内で相互に接触している粒子及び接触する可能性のある粒子を検索し、検索された粒子に関する情報を記憶手段に記憶する。着目粒子の積算変位を算出し、積算変位が所定値を越えた場合にのみ粒子の検索を行い、所定値以下である場合、記憶手段から読み出した粒子に関する情報に基づいて粒子の挙動をシミュレートする。これにより、最大径を有する粒子から順に該粒子径を基準とした粒子検索範囲内にて接触粒子を検索し、移動量が所定値、例えば粒子径の4%を越えた場合にのみ再度接触粒子を検索するようにすることで、接触粒子の検索処理回数を大きく削減することができ、粒子の挙動シミュレーションに要する演算処理時間を大幅に短縮することが可能となる。なお、粒子の運動状態、サンプリング時間間隔等により、再度接触粒子を検索するか否かの判断基準となる移動距離が変動することは言うまでも無い。   In the first invention, the fifth invention, and the ninth invention, the calculation target region for calculating the behavior of particles based on a plurality of interaction forces depending on the distance between particles having different particle diameters is divided into a plurality of regions, Simulate the behavior of particles contained in the calculation target area. From the particle with the largest particle size within the calculation target area, the target particle is sequentially selected, and the particles that are in contact with each other and the particles that may be in contact with each other are searched within a small area of a predetermined size that includes the target particle. Then, information relating to the retrieved particles is stored in the storage means. Calculates the accumulated displacement of the particle of interest, searches for particles only when the accumulated displacement exceeds a predetermined value, and if the accumulated displacement is less than the predetermined value, simulates the behavior of the particle based on information about the particle read from the storage means To do. As a result, the contact particles are searched in the particle search range based on the particle diameter in order from the particles having the maximum diameter, and only when the amount of movement exceeds a predetermined value, for example, 4% of the particle diameter, the contact particles again. Thus, the number of contact particle search processes can be greatly reduced, and the calculation processing time required for particle behavior simulation can be greatly reduced. Needless to say, the movement distance, which is a criterion for determining whether or not to search for contact particles again, varies depending on the particle movement state, sampling time interval, and the like.

第2発明、第6発明、及び第10発明では、領域は正方領域であり、着目粒子の粒子径の、検索された粒子の粒子径に対する粒子径比が2.0であり、検索された小領域内の全粒子の体積の総和に対する、着目粒子と粒子径が相違する粒子の体積比が0.030乃至0.333である場合、領域の一辺の長さを粒子径の0.575乃至1.4倍に設定する。粒子径比が2.0で、体積比(粒子濃度)が0.030乃至0.333である場合には、セル(領域)の一辺の長さを粒子径の0.575乃至1.4倍に設定したときに、粒子の挙動シミュレーションに要する演算処理時間が最短になることが実験的に確認されている。   In the second invention, the sixth invention, and the tenth invention, the region is a square region, the particle size ratio of the particle size of the target particle to the particle size of the searched particle is 2.0, and the searched small size When the volume ratio of the particle of interest and the particle having a different particle diameter to the total volume of all the particles in the region is 0.030 to 0.333, the length of one side of the region is set to 0.575 to 1 of the particle size. Set to 4 times. When the particle size ratio is 2.0 and the volume ratio (particle concentration) is 0.030 to 0.333, the length of one side of the cell (region) is 0.575 to 1.4 times the particle size. It has been experimentally confirmed that the computation processing time required for particle behavior simulation becomes the shortest when set to.

第3発明、第4発明、第7発明、第8発明、第11発明及び第12発明では、領域は正方領域であり、着目粒子の粒子径の、検索された粒子の粒子径に対する粒子径比を算出し、検索された小領域内の全粒子の体積の総和に対する、着目粒子と粒子径が相違する粒子の体積比を算出する。算出した粒子径比及び体積比に基づいて、小領域を単一の大きさを有する領域で設定するか、複数の大きさを有する領域で設定するかを選択する。小領域を複数の大きさを有する領域で設定する場合、体積比が0.5近傍であるときには領域の一辺の長さを粒子径の0.85乃至1.75倍に設定する。また、体積比が0.1近傍であるときには領域の一辺の長さを粒子径の1.1乃至1.8倍に設定する。   In the third invention, the fourth invention, the seventh invention, the eighth invention, the eleventh invention and the twelfth invention, the region is a square region, and the particle size ratio of the particle size of the particle of interest to the particle size of the retrieved particle Is calculated, and the volume ratio of the particle having the particle diameter different from that of the target particle is calculated with respect to the total volume of all the particles in the searched small region. Based on the calculated particle diameter ratio and volume ratio, it is selected whether the small region is set as a region having a single size or a region having a plurality of sizes. When the small region is set as a region having a plurality of sizes, when the volume ratio is near 0.5, the length of one side of the region is set to 0.85 to 1.75 times the particle diameter. When the volume ratio is near 0.1, the length of one side of the region is set to 1.1 to 1.8 times the particle diameter.

これにより、粒子径比及び体積比に応じてセル(領域)の大きさを単一とするか変動させるかを選択することにより、より適切なセル(領域)に基づく小領域にて粒子検索を行うことができ、全体としてシミュレーション演算時間を短縮することが可能となる。また、体積比が0.5近傍であるときには領域の一辺の長さを粒子径の0.85乃至1.75倍に、体積比が0.1近傍であるときには領域の一辺の長さを粒子径の1.1乃至1.8倍に、それぞれセル(領域)の大きさを設定することで、粒子の挙動シミュレーションに要する演算処理時間が最短になることが実験的に確認されている。   This makes it possible to search for particles in a small region based on a more appropriate cell (region) by selecting whether the size of the cell (region) is single or variable depending on the particle diameter ratio and volume ratio. As a whole, the simulation calculation time can be shortened. When the volume ratio is near 0.5, the length of one side of the region is 0.85 to 1.75 times the particle diameter, and when the volume ratio is near 0.1, the length of one side of the region is It has been experimentally confirmed that by setting the cell (region) size to 1.1 to 1.8 times the diameter, the computation processing time required for particle behavior simulation is minimized.

第1発明、第5発明、及び第9発明によれば、最大径を有する粒子から順に該粒子径を基準とした粒子検索範囲内にて接触粒子を検索し、移動量が所定値、例えば粒子径の4%を越えた場合にのみ再度接触粒子を検索するようにすることで、接触粒子の検索処理回数を大きく削減することができ、粒子の挙動シミュレーションに要する演算処理時間を大幅に短縮することが可能となる。なお、粒子の運動状態、サンプリング時間間隔等により、再度接触粒子を検索するか否かの判断基準となる移動距離が変動することは言うまでも無い。   According to the first invention, the fifth invention, and the ninth invention, the contact particles are searched in order from the particles having the maximum diameter in the particle search range based on the particle diameter, and the moving amount is a predetermined value, for example, particles By searching for contact particles again only when the diameter exceeds 4%, the number of contact particle search processes can be greatly reduced, greatly reducing the computation processing time required for particle behavior simulation. It becomes possible. Needless to say, the movement distance, which is a criterion for determining whether or not to search for contact particles again, varies depending on the particle movement state, sampling time interval, and the like.

第2発明、第6発明、及び第10発明によれば、粒子径比が2.0であり、体積比が0.030乃至0.333である場合、領域の一辺の長さを粒子径の0.575乃至1.4倍に設定することにより、粒子の挙動シミュレーションに要する演算処理時間が最短にすることが可能となる。   According to the second invention, the sixth invention, and the tenth invention, when the particle diameter ratio is 2.0 and the volume ratio is 0.030 to 0.333, the length of one side of the region is set to the particle diameter. By setting 0.575 to 1.4 times, it is possible to minimize the computation processing time required for particle behavior simulation.

第3発明、第4発明、第7発明、第8発明、第11発明及び第12発明によれば、粒子径比及び体積比に応じてセル(領域)の大きさを単一とするか変動させるかを選択することにより、より適切なセル(領域)に基づく小領域にて粒子検索を行うことができ、全体としてシミュレーション演算時間を短縮することが可能となる。また、体積比が0.5近傍であるときには領域の一辺の長さを粒子径の0.85乃至1.75倍に、体積比が0.1近傍であるときには領域の一辺の長さを粒子径の1.1乃至1.8倍に、それぞれセル(領域)の大きさを設定することにより、粒子の挙動シミュレーションに要する演算処理時間が最短にすることが可能となる。   According to the third invention, the fourth invention, the seventh invention, the eighth invention, the eleventh invention, and the twelfth invention, the size of the cell (region) is made uniform or varies depending on the particle diameter ratio and the volume ratio. By selecting whether or not to perform, particle search can be performed in a small region based on a more appropriate cell (region), and the simulation calculation time can be reduced as a whole. When the volume ratio is near 0.5, the length of one side of the region is 0.85 to 1.75 times the particle diameter, and when the volume ratio is near 0.1, the length of one side of the region is By setting the size of each cell (region) to 1.1 to 1.8 times the diameter, it is possible to minimize the calculation processing time required for particle behavior simulation.

以下、本発明の実施の形態に係る粒子挙動シミュレーション装置について図面に基づいて具体的に説明する。   Hereinafter, a particle behavior simulation apparatus according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る粒子挙動シミュレーション装置1の構成を示すブロック図である。図1において、粒子挙動シミュレーション装置1は、少なくとも、CPU(中央演算装置)11、補助記憶手段12、RAM13、記憶手段14、通信手段15、入力手段16、表示手段17、出力手段18、及び上述したハードウェアを接続する内部バス19で構成されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a particle behavior simulation apparatus 1 according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, the particle behavior simulation apparatus 1 includes at least a CPU (Central Processing Unit) 11, an auxiliary storage unit 12, a RAM 13, a storage unit 14, a communication unit 15, an input unit 16, a display unit 17, an output unit 18, and the above-described unit. The internal bus 19 is connected to the hardware.

CPU11は、内部バス19を介して粒子挙動シミュレーション装置1の上述したようなハードウェア各部と接続されており、上述したハードウェア各部を制御するとともに、RAM13に記憶されているコンピュータプログラム3に従って、種々のソフトウェア的機能を実行する。RAM13は、SRAM、フラッシュメモリ等で構成され、コンピュータプログラム(ロードモジュール)、該コンピュータプログラムの実行時に発生する一時的なデータ等を記憶する。   The CPU 11 is connected to the above-described hardware units of the particle behavior simulation apparatus 1 via the internal bus 19. The CPU 11 controls the above-described hardware units and performs various operations according to the computer program 3 stored in the RAM 13. Execute the software function of. The RAM 13 includes an SRAM, a flash memory, and the like, and stores a computer program (load module), temporary data generated when the computer program is executed, and the like.

記憶手段14は、内蔵される固定型記憶装置(ハードディスク)、ROM等の他、DVD、CD−ROM等の可搬型記録媒体2で構成されている。記憶手段14に記憶されているコンピュータプログラム3は、プログラム及びデータ等の情報を記録したCD−ROM等の可搬型記録媒体2から、補助記憶手段12によりダウンロードされ、実行時には記憶手段14からRAM13へ展開して実行される。   The storage unit 14 includes a built-in fixed storage device (hard disk), a ROM, and the like, and a portable recording medium 2 such as a DVD or a CD-ROM. The computer program 3 stored in the storage means 14 is downloaded by the auxiliary storage means 12 from the portable recording medium 2 such as a CD-ROM in which information such as programs and data is recorded, and from the storage means 14 to the RAM 13 at the time of execution. Deploy and execute.

通信手段15は内部バス19に接続されており、インターネット、LAN、WAN等の外部のネットワーク網に接続されることにより、外部のコンピュータとデータ送受信を行うことが可能となっている。したがって、複数の外部コンピュータと並列処理を実行することにより、さらなる演算時間の短縮が可能となる。   The communication means 15 is connected to an internal bus 19 and can transmit / receive data to / from an external computer by being connected to an external network such as the Internet, LAN, or WAN. Therefore, it is possible to further reduce the calculation time by executing parallel processing with a plurality of external computers.

入力手段16は、キーボード及びマウス等のデータ入力媒体であり、表示手段17は、CRTモニタ、LCD等の表示装置である。出力手段18は、レーザプリンタ、ドットプリンタ等の印刷装置等である。   The input means 16 is a data input medium such as a keyboard and a mouse, and the display means 17 is a display device such as a CRT monitor or LCD. The output means 18 is a printing device such as a laser printer or a dot printer.

以下、本実施の形態1で用いるDEMについて説明する。DEMは、粉体を形成する各粒子に作用する力を全て算出し、算出した粒子に作用する力による各粒子の運動方程式を逐次解くことで、粒体挙動を求める方法である。   Hereinafter, the DEM used in the first embodiment will be described. The DEM is a method for calculating the particle behavior by calculating all the forces acting on each particle forming the powder and sequentially solving the equation of motion of each particle based on the calculated force acting on the particle.

粒子に作用する力としては、重力のような外力のみではなく、壁と粒子との接触及び粒子間の接触による接触力も含まれる。粒子に作用する力の大きさは、法線方向の速度及び粒子の接触状態により決定される。各粒子の接触状態を計算するためには、各粒子間の距離計算を実施する必要がある。全ての粒子間で距離計算を行うと、粒子数がn(nは自然数)である場合、n(n−1)/2回の計算が必要となり、粒子数nが大きくなった場合には計算量が膨大になるという問題点があった。   The force acting on the particle includes not only an external force such as gravity but also a contact force between the wall and the particle and between the particles. The magnitude of the force acting on the particle is determined by the normal speed and the contact state of the particle. In order to calculate the contact state of each particle, it is necessary to calculate the distance between each particle. When calculating the distance between all the particles, if the number of particles is n (n is a natural number), it is necessary to calculate n (n-1) / 2 times, and the calculation is performed when the number of particles n increases. There was a problem that the amount became enormous.

そこで、距離計算の対象となる小領域を粒子ごとに変動させる。すなわち、接触判定(距離計算)を実施する粒子を、着目粒子の粒子径(粒子の直径)により特定される小領域と該小領域内に存在する粒子に制限する。図2は、DEMによる接触判定対象となる粒子限定方法に一例を示す図である。   Therefore, the small area that is the target of distance calculation is changed for each particle. That is, the particles for which the contact determination (distance calculation) is performed are limited to a small area specified by the particle diameter (particle diameter) of the target particle and particles existing in the small area. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a particle limiting method that is a contact determination target by DEM.

図2の例では、着目粒子21を含むセル24及びその周辺の8セルを含む領域を小領域25としており、小領域25に含まれる粒子22を距離計算の対象とする。小領域25に含まれていない粒子23は、着目粒子21と接触する可能性がないものと判断し、距離計算の対象から除外される。   In the example of FIG. 2, a region including the cell 24 including the target particle 21 and the surrounding eight cells is defined as a small region 25, and the particle 22 included in the small region 25 is a target for distance calculation. The particles 23 that are not included in the small region 25 are determined to have no possibility of coming into contact with the target particle 21 and are excluded from the distance calculation target.

一方、電子写真における現像剤挙動のシミュレーション演算を実行する場合、上述のような粒子間接触により作用する力だけではなく、磁気的な吸引力、静電気力、ファンデルワース力等も考慮して粒子の挙動をシミュレーションする必要がある。例えば磁気的な吸引力は、磁場中で着目粒子21が他の粒子又はマグネットローラからの磁界により受ける磁気力である。   On the other hand, when executing a simulation calculation of developer behavior in electrophotography, not only the force acting by the interparticle contact as described above but also the magnetic attraction force, electrostatic force, van der Worth force, etc. It is necessary to simulate the behavior of For example, the magnetic attractive force is a magnetic force that the target particle 21 receives in a magnetic field due to a magnetic field from another particle or a magnet roller.

また、静電気力は、現像電界、静電潜像から発生する電場による静電気力だけではなく、粒子間の接触、摩擦等により帯びた電荷により発生する粒子間力も存在する。例えばトナー粒子とキャリア粒子との間には静電気的引力が、トナー粒子間には静電気的斥力が発生し、クーロンの電荷式によりその大きさを求めることができる。さらに、ファンデルワース力は、粒子径の相違するトナー粒子とキャリア粒子との間に作用する普遍的な近接力である。   In addition, the electrostatic force includes not only an electrostatic force caused by an electric field generated from a developing electric field and an electrostatic latent image, but also an interparticle force generated by an electric charge caused by contact between particles, friction and the like. For example, an electrostatic attractive force is generated between the toner particles and the carrier particles, and an electrostatic repulsive force is generated between the toner particles, and the magnitude can be obtained by a Coulomb charge equation. Furthermore, the van der Waals force is a universal proximity force that acts between toner particles and carrier particles having different particle diameters.

図3及び図4は、本発明の実施の形態1に係る粒子挙動シミュレーション装置1のCPU11の粒子挙動のシミュレート処理の手順を示すフローチャートである。粒子挙動シミュレーション装置1のCPU11は、まず計算に必要な各種物理パラメータ、粒子の初期配置等の計算条件を取得し(ステップS301)、シミュレーションの対象となる計算領域を粒子の配置等に応じて適切な大きさのセル(領域)に分割する(ステップS302)。CPU11は、存在する粒子の中で最大径を有する粒子を着目粒子として設定し(ステップS303)、着目粒子の粒子径に基づいて粒子検索範囲である小領域を設定する(ステップS304)。CPU11は、設定された小領域内で着目粒子と接触している粒子、又は接触するおそれがある粒子を検索し(ステップS305)、検索された粒子に関する情報(位置、粒子径等)を記憶する(ステップS306)。   3 and 4 are flowcharts showing the procedure of the particle behavior simulation process of the CPU 11 of the particle behavior simulation apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention. The CPU 11 of the particle behavior simulation apparatus 1 first acquires various physical parameters necessary for the calculation and calculation conditions such as the initial arrangement of the particles (step S301), and appropriately sets the calculation area to be simulated according to the particle arrangement and the like. It is divided into cells (regions) of a large size (step S302). The CPU 11 sets a particle having the maximum diameter among the existing particles as a target particle (step S303), and sets a small region that is a particle search range based on the particle diameter of the target particle (step S304). The CPU 11 searches for particles that are in contact with the target particle or particles that may be in contact within the set small region (step S305), and stores information (position, particle diameter, etc.) regarding the searched particles. (Step S306).

CPU11は、計算領域に存在する全ての粒子について粒子検索処理が終了したか否かを判断し(ステップS307)、CPU11が終了していないと判断した場合(ステップS307:NO)、CPU11は、次に粒子径の大きい粒子を着目粒子として設定し(ステップS308)、処理をステップS304へ戻して、上述した処理を繰り返す。CPU11が終了したと判断した場合(ステップS307:YES)、CPU11は、記憶されている粒子ごと(着目粒子含む)に作用する力等を算出し(ステップS309)、記憶されている全ての粒子に作用する力を算出したか否かを判断する(ステップS310)。   The CPU 11 determines whether or not the particle search process has been completed for all particles existing in the calculation area (step S307). If the CPU 11 determines that the CPU 11 has not ended (step S307: NO), the CPU 11 A particle having a large particle diameter is set as a target particle (step S308), the process returns to step S304, and the above-described process is repeated. When it is determined that the CPU 11 has ended (step S307: YES), the CPU 11 calculates a force or the like acting on each stored particle (including the target particle) (step S309), and applies to all the stored particles. It is determined whether or not the acting force has been calculated (step S310).

CPU11が、未算出である粒子が存在すると判断した場合(ステップS310:NO)、CPU11は、処理をステップS309へ戻し、上述した粒子ごとに作用する力を算出する。CPU11が、全ての粒子に作用する力を算出したと判断した場合(ステップS310:YES)、CPU11は、各粒子の運動方程式を解くことにより、粒子ごとの加速度、速度及び変位を算出し(ステップS311)、それぞれの粒子位置を更新する(ステップS312)。   When the CPU 11 determines that there are uncalculated particles (step S310: NO), the CPU 11 returns the process to step S309 and calculates the force acting on each particle described above. When the CPU 11 determines that the force acting on all particles has been calculated (step S310: YES), the CPU 11 calculates the acceleration, velocity, and displacement for each particle by solving the equation of motion of each particle (step S310). S311), each particle position is updated (step S312).

CPU11は、シミュレート処理を終了するか否かを判断し(ステップS313)、CPU11が、シミュレート処理を終了すると判断した場合(ステップS313:YES)、CPU11は、シミュレート処理を終了する。終了条件は特に限定されるものではなく、例えばシミュレートする期間が経過したか否かにより終了するか否かを判断する。   The CPU 11 determines whether or not to end the simulation process (step S313). If the CPU 11 determines to end the simulation process (step S313: YES), the CPU 11 ends the simulation process. The end condition is not particularly limited, and for example, it is determined whether or not to end depending on whether or not the simulation period has elapsed.

CPU11が、シミュレート処理を終了しないと判断した場合(ステップS313:NO)、CPU11は、シミュレート処理を再実行する場合に粒子検索処理を再度実行するか否かを判断する。すなわち、CPU11は、着目粒子の変位を積算して初期位置からの積算変位を算出し(ステップS314)、積算変位が所定値を越えたか否かを判断する(ステップS315)。CPU11が、積算変位が所定値以下であると判断した場合(ステップS315:NO)、CPU11は、記憶してある粒子に関する情報を読み出して、処理をステップS309へ戻して、上述した処理を繰り返す。CPU11が、積算変位が所定値を越えたと判断した場合(ステップS315:YES)、CPU11は、処理をステップS303へ戻し、上述した処理を繰り返す。   When the CPU 11 determines not to end the simulation process (step S313: NO), the CPU 11 determines whether to execute the particle search process again when the simulation process is executed again. That is, the CPU 11 integrates the displacement of the particle of interest to calculate the integrated displacement from the initial position (step S314), and determines whether the integrated displacement has exceeded a predetermined value (step S315). When the CPU 11 determines that the integrated displacement is equal to or less than the predetermined value (step S315: NO), the CPU 11 reads the stored information regarding the particles, returns the process to step S309, and repeats the above-described process. When the CPU 11 determines that the integrated displacement has exceeded the predetermined value (step S315: YES), the CPU 11 returns the process to step S303 and repeats the above-described process.

すなわち、着目粒子が所定値より大きく移動した場合にのみ粒子検索処理を再度実行し、着目粒子が所定値よりも移動していない場合には、粒子検索処理を再度実行する必要が無い。したがって、粒子検索処理を実行しない分だけ演算処理負荷を軽減することができ、シミュレーション演算の実行時間を大きく短縮することが可能となる。   That is, the particle search process is executed again only when the target particle moves more than a predetermined value, and when the target particle does not move more than the predetermined value, there is no need to execute the particle search process again. Therefore, the calculation processing load can be reduced by the amount that the particle search process is not executed, and the execution time of the simulation calculation can be greatly shortened.

着目粒子に対して接触する粒子の検索処理は、以下の手順で実行する。説明を簡単にするために、まず粒子径が単一である場合の検索処理の手順について説明する。   The search process for particles that come into contact with the target particle is executed in the following procedure. In order to simplify the description, first, the procedure of search processing when the particle diameter is single will be described.

一般に小領域は、二次元では正方形状であり、三次元では立方体である。小領域の一辺に含まれるセル数をns とした場合、三次元モデルでは、平均検索セル数nscは(数1)のように領域の一辺に含まれるセル数ns の三乗となる。 In general, the small area is square in two dimensions and cubic in three dimensions. When the number of cells included in one side of the small region is n s , in the three-dimensional model, the average search cell number n sc is the cube of the number of cells n s included in one side of the region as in ( Equation 1). .

sc=ns 3 ・・・ (数1) n sc = n s 3 (Equation 1)

一方、セル1個当たりの一辺の長さをr、検索対象範囲を定める係数をλとした場合、検索対象となる小領域の体積Vcは、ns・λ・rの三乗となる。検索対象となる小領域内に存在する粒子数nc は(数2)で求めることができる。 On the other hand, assuming that the length of one side per cell is r and the coefficient for determining the search target range is λ, the volume V c of the small area to be searched is the cube of n s · λ · r. Particle number n c existing in the small area to be searched can be determined by equation (2).

c = n・Vc /V ・・・ (数2) n c = n · V c / V (Equation 2)

したがって、検索対象となる小領域ごとの粒子間の接触判定回数の平均値nccは、(数3)により求めることができる。 Therefore, the average value n cc of the number of contact determinations between particles for each small region to be searched can be obtained by (Equation 3).

cc = (nc −1)/2 ・・・ (数3) n cc = (n c −1) / 2 (Equation 3)

よって、粒子検索の計算負荷をKscとし、接触判定の計算負荷をKccとした場合、粒子径が単一である場合の検索対象となる最適な小領域の一辺の長さLpdは、(数4)により算出することができる。もちろん、最適な小領域の大きさを求める手段は、特にこれに限定されるものではない。 Accordingly, when the particle search calculation load is K sc and the contact determination calculation load is K cc , the length L pd of one side of the optimal small region to be searched when the particle diameter is single is: (Equation 4) can be calculated. Of course, the means for obtaining the optimum size of the small area is not particularly limited to this.

pd = Ksc・nsc + Kcc・ncc
= Ksc・ns 3 + Kcc・(n・Vc /V−1)/2 ・・・ (数4)
L pd = K sc · n sc + K cc · n cc
= K sc · n s 3 + K cc · (n · V c / V−1) / 2 (Equation 4)

図5は、粒子径が単一である場合のセルの大きさと接触粒子数との関係を示す模式図である。図5(a)は着目粒子21の粒子径に対して分割したセル24の大きさが大きい場合の状態を示す図を、図5(b)は着目粒子21の粒子径に対して分割したセル24の大きさが小さい場合の状態を示す図を、それぞれ示している。図5(a)に示すように、着目粒子21の粒子径に対してセル24の大きさが大きい場合、検索対象となる小領域25に含まれるセル24の数は少なくなり、一の小領域で検索される粒子の数は多くなる。一方、図5(b)に示すように、着目粒子21の粒子径に対してセル24の大きさが小さい場合、検索対象となる小領域25に含まれるセル24の数は多くなり、一の小領域で検索される粒子の数が少なくなる。したがって、シミュレーション演算時間を短縮すべく、演算処理負荷が比較的大きい粒子検索処理を少しでも軽減するためには、着目粒子21の粒子径に対してセル24の大きさが大きい方が好ましいことがわかる。   FIG. 5 is a schematic diagram showing the relationship between the cell size and the number of contact particles when the particle diameter is single. FIG. 5A shows a state where the size of the cell 24 divided with respect to the particle size of the target particle 21 is large, and FIG. 5B shows the cell divided with respect to the particle size of the target particle 21. The figure which shows a state when the magnitude | size of 24 is small is shown, respectively. As shown in FIG. 5A, when the size of the cell 24 is larger than the particle diameter of the target particle 21, the number of the cells 24 included in the small region 25 to be searched is reduced, and one small region is obtained. The number of particles searched in increases. On the other hand, as shown in FIG. 5B, when the size of the cell 24 is small with respect to the particle diameter of the target particle 21, the number of the cells 24 included in the small region 25 to be searched increases. The number of particles searched in a small area is reduced. Therefore, it is preferable that the size of the cell 24 is larger than the particle diameter of the particle of interest 21 in order to reduce the particle search processing with a relatively large calculation processing load as much as possible in order to shorten the simulation calculation time. Recognize.

実際には、粒子径が相違する粒子が混在していることから、検索対象となる小領域の大きさを、最大径を有する粒子21を含むセル24の大きさに基づいて特定すれば最も演算処理負荷を軽減することができる。図6は、検索対象となる小領域25を粒子径に基づいて定める方法を示す図である。着目粒子21の直径をr1とし、他の粒子の直径をr2とし、最大径を有する粒子の直径をrmax とした場合、(数5)により検索対象となる小領域の一辺の長さLs を決定する。 Actually, since particles having different particle diameters are mixed, if the size of the small region to be searched is specified based on the size of the cell 24 including the particles 21 having the maximum diameter, the calculation is most performed. Processing load can be reduced. FIG. 6 is a diagram illustrating a method of determining the small region 25 to be searched based on the particle diameter. When the diameter of the particle of interest 21 is r1, the diameter of the other particles is r2, and the diameter of the particle having the maximum diameter is r max , the length L s of one side of the small region to be searched by (Equation 5) To decide.

s = ri±rmax ・・・ (数5)
ただし、iは自然数
L s = ri ± r max (Equation 5)
Where i is a natural number

セル24の大きさは、着目粒子21の粒子径によって一定の大きさに特定されていることから、着目粒子21の直径の大小に応じて検索対象となる小領域25に含まれるセル24、24、・・・の数が変動する。図6の例では、小領域61は、着目粒子21が大きい粒子径を有する粒子である場合に特定される小領域を示しており、小領域62は、着目粒子が小さい粒子径を有する粒子である場合に特定される小領域を示している。すなわち、(数5)からも明らかなように、着目粒子21が大きい粒子径を有する粒子である場合、接触粒子の検索対象となる小領域61がより広範になる。   Since the size of the cell 24 is specified to be a constant size depending on the particle diameter of the target particle 21, the cells 24 and 24 included in the small region 25 to be searched according to the size of the diameter of the target particle 21. The number of ... varies. In the example of FIG. 6, the small region 61 indicates a small region specified when the target particle 21 is a particle having a large particle size, and the small region 62 is a particle in which the target particle has a small particle size. A small area specified in a certain case is shown. That is, as is clear from (Equation 5), when the target particle 21 is a particle having a large particle diameter, the small region 61 to be searched for contact particles becomes wider.

接触粒子の検索対象となる小領域61が広範となる順に粒子の検索対象範囲となる小領域を特定していくことにより、計算領域に含まれる小領域の数が最小となることから、演算処理負荷が比較的大きい粒子検索処理を少しでも軽減することができ、シミュレーション演算時間を短縮することが可能となる。   Since the number of small areas included in the calculation area is minimized by specifying the small areas that are the search target areas of the particles in the order in which the small areas 61 that are the search targets of the contact particles are wide, the arithmetic processing The particle search process with a relatively large load can be reduced as much as possible, and the simulation calculation time can be shortened.

図7は、本実施の形態1に係る粒子挙動シミュレーション方法において、1セル当たりの粒子数に対するシミュレーション時間の変動の度合を示す図である。図7では、横軸に1セル当たりに含まれている粒子の数nを示しており、縦軸に相互に接触する粒子を検索する粒子検索処理の時間を、最短の処理時間に対する比率Rで示している。なお、粒子検索処理のシミュレーション演算は、CPUとしてIBM社製のパワーピーシー(PowerPC)970(R)の1.6GHzを使用し、メモリを2GB、コンパイラとしてIBM社製の「エックスエルフォートラン(XLFortran)バージョン9.1」を用い、粒子径比及び1セル当たりの粒子数を変動させて実施した。   FIG. 7 is a diagram showing the degree of variation in simulation time with respect to the number of particles per cell in the particle behavior simulation method according to the first embodiment. In FIG. 7, the horizontal axis indicates the number n of particles contained in one cell, and the vertical axis indicates the particle search processing time for searching for particles in contact with each other as a ratio R to the shortest processing time. Show. In addition, simulation calculation of particle search processing uses 1.6 GHz of IBM PowerPC (PowerPC) 970 (R) as a CPU, 2 GB of memory, and “X-Fortlan (XLFortran)” manufactured by IBM as a compiler. Version 9.1 ”was used and the particle size ratio and the number of particles per cell were varied.

図7では、粒子径の異なる粒子が混在する場合に、粒子径比の相違により粒子検索処理に要する時間が変動するか否かを確認すべく、粒子径比が2.0(□印)、4.0(○印)、6.0(△印)、8.0(▽印)、10.0(×印)の場合の粒子検索処理に要する時間をプロットしている。図7の結果から明らかなように、粒子検索処理に要する時間の長短は、粒子径比に依存することなく、むしろ1セル当たりに含まれている粒子の数nに依存していることがわかる。   In FIG. 7, when particles having different particle diameters are mixed, the particle diameter ratio is 2.0 (marked by □) in order to confirm whether or not the time required for the particle search process varies due to the difference in the particle diameter ratio. The time required for the particle search process in the case of 4.0 (◯ mark), 6.0 (Δ mark), 8.0 (▽ mark), and 10.0 (x mark) is plotted. As is clear from the results of FIG. 7, it can be seen that the length of time required for the particle search process does not depend on the particle size ratio but rather depends on the number n of particles contained in one cell. .

したがって、粒子検索処理に要する時間が最短である時間から5%以内の変動時間幅では、1セル当たりの粒子数が1.0乃至5.0個であることを確認することができる。これは、セルが正方領域であり、粒子径比を2.0、体積比を0.030乃至0.333とした場合、セルの一辺の長さが粒子径(最大径を有する粒子の直径)の0.575乃至1.4倍となることに相当する。セルを斯かる範囲の大きさとして粒子検索対象となる小領域を設定することにより、シミュレーション演算時間を最短にすることが可能となる。   Therefore, it can be confirmed that the number of particles per cell is 1.0 to 5.0 in the fluctuation time width within 5% from the time required for the particle search processing is the shortest. This is because when the cell is a square region, the particle diameter ratio is 2.0, and the volume ratio is 0.030 to 0.333, the length of one side of the cell is the particle diameter (the diameter of the particle having the maximum diameter). It is equivalent to 0.575 to 1.4 times the value. By setting a cell as a size of such a range and setting a small region as a particle search target, it is possible to minimize the simulation calculation time.

(実施の形態2)
以下、本発明の実施の形態2に係る粒子挙動シミュレーション装置1について図面を参照しながら具体的に説明する。実施の形態2に係る粒子挙動シミュレーション装置1の構成は実施の形態1と同様であることから、同一の符号を付することにより詳細な説明を省略する。本実施の形態2は、粒子検索対象となる小領域の大きさを、混在する粒子の粒子径比、及び混在する状態での体積比に基づいて変更する点で実施の形態1と相違する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, the particle behavior simulation apparatus 1 according to Embodiment 2 of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. Since the configuration of the particle behavior simulation apparatus 1 according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment, detailed description thereof will be omitted by attaching the same reference numerals. The second embodiment is different from the first embodiment in that the size of a small region to be a particle search target is changed based on the particle diameter ratio of mixed particles and the volume ratio in the mixed state.

混在する粒子の粒子径比は、検索された粒子の粒子径の、着目粒子の粒子径に対する粒子径比として算出する。例えば粒子径がr1とr2との2種類(r1>r2)の粒子が混在している場合、着目粒子を粒子径r1の粒子としたときには、粒子径r2の粒子の粒子径比r1/r2を採用する。   The particle size ratio of the mixed particles is calculated as the particle size ratio of the retrieved particle size to the particle size of the target particle. For example, when two types of particles having a particle size of r1 and r2 (r1> r2) are mixed, when the target particle is a particle having a particle size of r1, the particle size ratio r1 / r2 of the particle having the particle size of r2 is set to adopt.

また、体積比は、一の小領域ごとに、含まれる全粒子の体積の総和に対する、着目粒子と粒子径が相違する、すなわち着目粒子よりも粒子径が小さい粒子の体積比(以下、小粒子体積比という)として算出する。例えば粒子径がr1とr2との2種類(r1>r2)の粒子が混在している場合、着目粒子を粒子径r1の粒子としたときには、粒子径r2の粒子の体積V2の、粒子径r1の着目粒子の体積V1と粒子径r2の粒子の体積V2との和に対する比V2/(V1+V2)を小粒子体積比として採用する。   Further, the volume ratio is the volume ratio of particles having a particle diameter different from that of the target particle with respect to the total volume of all contained particles for each small region, that is, a particle size smaller than the target particle (hereinafter referred to as a small particle). Calculated as volume ratio). For example, when two types of particles having a particle size of r1 and r2 (r1> r2) are mixed, when the target particle is a particle having a particle size of r1, the particle size r1 of the volume V2 of the particle having the particle size of r2 The ratio V2 / (V1 + V2) to the sum of the volume V1 of the particle of interest and the volume V2 of the particle having the particle diameter r2 is employed as the small particle volume ratio.

図8は、セルと検索対象範囲である小領域との関係を模式的に示す図である。図8(a)は、実施の形態1で示す一の大きさを有するセルを用いた場合を示しており、粒子径が単一である場合に最も効率よく粒子検索を行うことができる小領域を特定することができる。しかし、実際には図8(b)のように粒子径が異なる粒子が混在しており、均等に混在している場合には一の大きさを有するセルを用いても効率よく粒子検索を行うことができる小領域を特定することができる場合も生じ得るが、混在する度合が変動する以上、一の大きさを有するセルを用いる方法では最適化が困難である。   FIG. 8 is a diagram schematically showing the relationship between cells and small areas that are search target ranges. FIG. 8A shows a case where the cell having the one size shown in the first embodiment is used, and a small region in which particle search can be most efficiently performed when the particle diameter is single. Can be specified. However, in actuality, as shown in FIG. 8B, particles having different particle diameters are mixed, and when they are evenly mixed, a particle search can be efficiently performed even if a cell having one size is used. Although it may occur that a small region that can be specified can be specified, optimization by the method using cells having one size is difficult as long as the degree of mixing varies.

そこで、図8(b)に示すように、粒子径が大きい粒子に対する大きさのセルと、粒子径が小さい粒子に対する大きさのセルとの2種類を併用する。実施の形態1でも説明したように、着目粒子の粒子径に対してセルの大きさが大きい場合、検索対象となる小領域に含まれるセルの数は少なくなり、一の小領域で検索される粒子の数は多くなる。一方、着目粒子の粒子径に対してセルの大きさが小さい場合、検索対象となる小領域に含まれるセルの数は多くなり、一の小領域で検索される粒子の数が少なくなる。したがって、シミュレーション演算時間を短縮すべく、演算処理負荷が比較的大きい粒子検索処理を少しでも軽減するためには、着目粒子の粒子径に対してセルの大きさが大きい方が好ましい。   Thus, as shown in FIG. 8B, two types of cells, a cell having a size for a particle having a large particle size and a cell having a size for a particle having a small particle size, are used in combination. As described in the first embodiment, when the cell size is larger than the particle size of the target particle, the number of cells included in the small area to be searched is reduced, and the search is performed in one small area. The number of particles increases. On the other hand, when the cell size is small with respect to the particle diameter of the target particle, the number of cells included in the small area to be searched increases, and the number of particles searched in one small area decreases. Therefore, in order to reduce the particle search processing with a relatively large calculation processing load as much as possible in order to shorten the simulation calculation time, it is preferable that the cell size is larger than the particle size of the particle of interest.

しかし、着目粒子の粒子径に対してセルの大きさが大きい場合であっても、特定のセルには着目粒子がほとんど存在せず、粒子径の小さい粒子のみが存在するに等しい分布状態となっているセルも存在する。例えばセル81には、着目粒子が中心として存在しているが、セル82には、着目粒子よりも粒子径の小さい粒子で大部分が占められている。   However, even if the cell size is larger than the particle size of the target particle, there is almost no target particle in the specific cell, and the distribution state is equal to the presence of only the small particle size particle. Some cells also exist. For example, in the cell 81, the target particle is present at the center, but the cell 82 is mostly occupied by particles having a particle diameter smaller than that of the target particle.

この場合、着目粒子に基づいて定まる小領域を用いるよりも、粒子径の小さい粒子に基づいて小領域を定めて粒子検索を行った方が、検索効率が高まる。したがって、粒子径の小さい粒子の体積濃度に基づいて、実施の形態1と同様に一の大きさのセルのみに基づいて小領域を特定するか、複数の種類のセルを用いて小領域を特定するか、選択することにより、シミュレーション演算効率をさらに高めることができ、演算処理時間をより短縮することが可能となる。   In this case, rather than using a small region determined based on the particle of interest, the search efficiency is improved when the small region is determined based on the particle having a small particle diameter and the particle search is performed. Therefore, based on the volume concentration of particles having a small particle diameter, a small region is specified based on only one size cell as in the first embodiment, or a small region is specified using a plurality of types of cells. By selecting or selecting, the simulation calculation efficiency can be further increased, and the calculation processing time can be further shortened.

図9は、本実施の形態2に係る粒子挙動シミュレーション方法において、1セル当たりの粒子数に対するシミュレーション時間の変動の度合を示す図である。図9では、横軸に1セル当たりに含まれている粒子の数nを示しており、縦軸に相互に接触する粒子を検索する粒子検索処理の時間を、最短の処理時間に対する比率Rで示している。なお、粒子検索処理のシミュレーション演算は、CPUとしてIBM社製のパワーピーシー(PowerPC)970(R)の1.6GHzを使用し、メモリを2GB、コンパイラとしてIBM社製の「エックスエルフォートラン(XLFortran)バージョン9.1」を用い、粒子径比及び1セル当たりの粒子数を変動させて実施した。   FIG. 9 is a diagram showing the degree of variation in simulation time with respect to the number of particles per cell in the particle behavior simulation method according to the second embodiment. In FIG. 9, the horizontal axis indicates the number n of particles contained in one cell, and the vertical axis indicates the particle search processing time for searching for particles in contact with each other as a ratio R to the shortest processing time. Show. In addition, simulation calculation of particle search processing uses 1.6 GHz of IBM PowerPC (PowerPC) 970 (R) as a CPU, 2 GB of memory, and “X-Fortlan (XLFortran)” manufactured by IBM as a compiler. Version 9.1 ”was used and the particle size ratio and the number of particles per cell were varied.

図9では、粒子径の異なる粒子が混在する場合に、粒子径比の相違により粒子検索処理に要する時間が変動するか否かを確認すべく、粒子径比が2.0(□印)、4.0(○印)、6.0(△印)、8.0(▽印)、10.0(×印)の場合の粒子検索処理に要する時間をプロットしている。図9の結果から明らかなように、粒子検索処理の時間比率Rは、Rが1.3よりも小さい部分では、粒子径比が相違した場合であっても略一致しているのに対し、Rが1.3よりも大きい部分では、粒子径比の相違により若干のばらつきが見られる。   In FIG. 9, when particles having different particle diameters are mixed, the particle diameter ratio is 2.0 (marked by □) in order to confirm whether or not the time required for the particle search process varies due to the difference in the particle diameter ratio. The time required for the particle search process in the case of 4.0 (◯ mark), 6.0 (Δ mark), 8.0 (▽ mark), and 10.0 (x mark) is plotted. As is clear from the results of FIG. 9, the time ratio R of the particle search process is substantially the same even when the particle diameter ratio is different in a portion where R is smaller than 1.3. In the portion where R is larger than 1.3, a slight variation is observed due to the difference in particle diameter ratio.

これは、粒子検索処理を1.3倍以上高速化する場合には、単一の大きさのセルを用いる粒子検索処理では粒子径比の相違により演算処理効率が低下することを示しており、粒子検索処理を1.3倍以上高速化する場合には、大きさの異なる複数のセルを用いる粒子検索処理を行った方が、演算処理効率がより高まることを示唆している。図10は、粒子径比及び小粒子体積比に対する粒子検索処理のシミュレーション時間の変動の度合を示す図である。なお、シミュレーション演算は、CPUとしてIBM社製のパワーピーシー(PowerPC)970(R)の1.6GHzを使用し、メモリを2GB、コンパイラとしてIBM社製の「エックスエルフォートラン(XLFortran)バージョン9.1」を用い、粒子径比及び小粒子体積比を変動させて実施した。   This indicates that in the case where the particle search process is accelerated by 1.3 times or more, the particle search process using a single size cell decreases the calculation processing efficiency due to the difference in particle diameter ratio, When speeding up the particle search process by 1.3 times or more, it is suggested that performing the particle search process using a plurality of cells having different sizes further increases the calculation processing efficiency. FIG. 10 is a diagram illustrating the degree of variation in the simulation time of the particle search process with respect to the particle diameter ratio and the small particle volume ratio. The simulation calculation uses 1.6 GHz of IBM PowerPC 970 (R) as the CPU, 2 GB of memory, and “XLFortran version 9.1” manufactured by IBM as the compiler. The particle diameter ratio and the small particle volume ratio were varied.

図10では、粒子径の異なる粒子が混在する場合に、粒子の混在する密度、例えば粒子径の小さい粒子が存在する比率である小粒子体積比の相違により粒子検索処理に要する時間が変動するか否かを確認すべく、粒子径比が2.0(□印)、4.0(○印)、6.0(△印)、8.0(▽印)、10.0(×印)の場合の粒子検索処理に要する時間比率Rをプロットしている。粒子検索処理の時間比率Rが1.3よりも小さい部分101では、実施の形態1と同様に、単一のセルの大きさに基づいて小領域を特定して粒子検索処理を実行した場合と、セルの大きさを変動させて小領域を特定して粒子検索処理を実行した場合とで、粒子検索処理に要する時間に差が生じない。   In FIG. 10, when particles having different particle sizes are mixed, the time required for the particle search process varies depending on the density of the particles, for example, the small particle volume ratio, which is the ratio of particles having small particle sizes. In order to confirm whether or not, the particle size ratio is 2.0 (□ mark), 4.0 (◯ mark), 6.0 (△ mark), 8.0 (▽ mark), 10.0 (X mark) In this case, the time ratio R required for the particle search process is plotted. In the portion 101 where the time ratio R of the particle search processing is smaller than 1.3, as in the first embodiment, the case where the small region is specified based on the size of a single cell and the particle search processing is executed. There is no difference in the time required for the particle search process from when the particle search process is executed by specifying a small region by changing the cell size.

一方、粒子検索処理の時間比率Rが1.3よりも大きい部分102では、粒子径比が相違した場合には、小粒子体積比の大小により粒子検索処理の時間比率Rが大きく変動する。したがって、図10の例では、粒子径比が2.0である場合、小粒子体積比に応じてセルの大きさ、ひいては小領域の大きさを設定することにより、単一のセルの大きさに基づいて小領域を特定して粒子検索処理を実行した場合よりも、大きく粒子検索処理を高速化することができ、シミュレーション演算時間をより短縮することができる。   On the other hand, in the portion 102 where the time ratio R of the particle search process is larger than 1.3, when the particle size ratio is different, the time ratio R of the particle search process varies greatly depending on the size of the small particle volume ratio. Therefore, in the example of FIG. 10, when the particle size ratio is 2.0, the size of a single cell is set by setting the size of the cell and the size of the small region according to the small particle volume ratio. The particle search process can be greatly speeded up and the simulation calculation time can be further shortened compared to the case where the particle search process is executed by specifying a small region based on the above.

図11は、小粒子体積比と粒子検索処理の時間比率Rとの関係を示す図である。曲線111は、小粒子体積比が0.5である場合の、曲線112は、小粒子体積比が0.091である場合の、それぞれ1セル当たりの粒子数に対応した粒子検索処理の時間比率Rを示している。なお、粒子検索処理のシミュレーション演算は、CPUとしてIBM社製のパワーピーシー(PowerPC)970(R)の1.6GHzを使用し、メモリを2GB、コンパイラとしてIBM社製の「エックスエルフォートラン(XLFortran)バージョン9.1」を用い、粒子径比及び1セル当たりの粒子数を変動させて実施した。   FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the small particle volume ratio and the time ratio R of the particle search process. Curve 111 is the time ratio of the particle search processing corresponding to the number of particles per cell when the small particle volume ratio is 0.5, and curve 112 is the small particle volume ratio of 0.091, respectively. R is shown. In addition, simulation calculation of particle search processing uses 1.6 GHz of IBM PowerPC (PowerPC) 970 (R) as a CPU, 2 GB of memory, and “X-Fortlan (XLFortran)” manufactured by IBM as a compiler. Version 9.1 ”was used and the particle size ratio and the number of particles per cell were varied.

図11から明らかなように、粒子検索処理に要する時間が最短である時間から5%以内の変動時間幅では、小粒子体積比が0.5近傍であるときには一の小領域に0.5乃至4個の粒子が存在する大きさにセルを設定することでシミュレーション時間を最短にすることができる。これは、セルが正方領域である場合に、セルの一辺の長さを粒子径の0.85乃至1.75倍に設定することに相当する。また、小粒子体積比が0.1近傍であるときには一の小領域に0.2乃至0.8個の粒子が存在する大きさに小領域を設定することでシミュレーション時間を最短にすることができる。これは、セルが正方領域である場合に、セルの一辺の長さを粒子径の1.1乃至1.8倍に設定することに相当する。   As is clear from FIG. 11, in the fluctuation time width within 5% of the time required for the particle search processing is the shortest, when the small particle volume ratio is near 0.5, 0.5 to 0.5 in one small region. The simulation time can be minimized by setting the cell to a size in which four particles exist. This corresponds to setting the length of one side of the cell to 0.85 to 1.75 times the particle diameter when the cell is a square region. Further, when the small particle volume ratio is near 0.1, the simulation time can be minimized by setting the small region to a size in which 0.2 to 0.8 particles exist in one small region. it can. This corresponds to setting the length of one side of the cell to 1.1 to 1.8 times the particle diameter when the cell is a square region.

図12及び図13は、本発明の実施の形態2に係る粒子挙動シミュレーション装置1のCPU11の粒子挙動のシミュレート処理の手順を示すフローチャートである。粒子挙動シミュレーション装置1のCPU11は、まず計算に必要な各種物理パラメータ、粒子の初期配置等の計算条件を取得し(ステップS1201)、シミュレーションの対象となる計算領域を粒子の配置等に応じて適切な大きさのセル(領域)に分割する(ステップS1202)。CPU11は、存在する粒子の中で最大径を有する粒子を着目粒子として設定し(ステップS1203)、着目粒子の粒子径に基づいて粒子検索範囲である小領域を設定する(ステップS1204)。CPU11は、設定された小領域内で着目粒子と接触している粒子、又は接触するおそれがある粒子を検索する(ステップS1205)。   12 and 13 are flowcharts showing the procedure of the particle behavior simulation process of the CPU 11 of the particle behavior simulation apparatus 1 according to the second embodiment of the present invention. The CPU 11 of the particle behavior simulation apparatus 1 first obtains various physical parameters necessary for calculation, calculation conditions such as initial arrangement of particles (step S1201), and appropriately sets a calculation region to be simulated according to the arrangement of particles and the like. It is divided into cells (regions) of a large size (step S1202). The CPU 11 sets a particle having the maximum diameter among the existing particles as a target particle (step S1203), and sets a small region that is a particle search range based on the particle diameter of the target particle (step S1204). The CPU 11 searches for particles that are in contact with the target particle in the set small region or particles that may be in contact (step S1205).

CPU11は、着目粒子と他の粒子との粒子径比を算出し(ステップS1206)、小領域ごとに検索された粒子径の小さい粒子の体積比である小粒子体積比を算出する(ステップS1207)。CPU11は、粒子径比及び小粒子体積比に基づいて、セルのサイズを変更すべきか否かを判断し(ステップS1208)、CPU11が、セルのサイズを変更すべきであると判断した場合(ステップS1208:YES)、CPU11は、セルのサイズを変更し(ステップS1209)、処理をステップS1204へ戻し、上述した処理を繰り返す。   The CPU 11 calculates a particle size ratio between the target particle and other particles (step S1206), and calculates a small particle volume ratio that is a volume ratio of particles with a small particle size searched for each small region (step S1207). . The CPU 11 determines whether or not the cell size should be changed based on the particle diameter ratio and the small particle volume ratio (step S1208), and when the CPU 11 determines that the cell size should be changed (step S1208). (S1208: YES), the CPU 11 changes the size of the cell (step S1209), returns the processing to step S1204, and repeats the above-described processing.

CPU11が、セルのサイズを変更する必要が無いと判断した場合(ステップS1208:NO)、CPU11は、検索された粒子に関する情報(位置、粒子径等)を記憶する(ステップS1210)。CPU11は、計算領域に存在する全ての粒子について粒子検索処理が終了したか否かを判断し(ステップS1211)、CPU11が終了していないと判断した場合(ステップS1211:NO)、CPU11は、次に粒子径の大きい粒子を着目粒子として設定し(ステップS1212)、処理をステップS1204へ戻して、上述した処理を繰り返す。CPU11が終了したと判断した場合(ステップS1211:YES)、CPU11は、記憶されている粒子ごと(着目粒子含む)に作用する力等を算出し(ステップS1213)、記憶されている全ての粒子に作用する力を算出したか否かを判断する(ステップS1214)。   When the CPU 11 determines that there is no need to change the cell size (step S1208: NO), the CPU 11 stores information (position, particle diameter, etc.) regarding the retrieved particles (step S1210). The CPU 11 determines whether or not the particle search process has been completed for all particles existing in the calculation area (step S1211). If the CPU 11 determines that the CPU 11 has not ended (step S1211: NO), the CPU 11 A particle having a large particle diameter is set as a target particle (step S1212), the process returns to step S1204, and the above-described process is repeated. When it is determined that the CPU 11 has ended (step S1211: YES), the CPU 11 calculates a force or the like acting on each stored particle (including the target particle) (step S1213), and applies to all stored particles. It is determined whether or not the acting force has been calculated (step S1214).

CPU11が、未算出である粒子が存在すると判断した場合(ステップS1214:NO)、CPU11は、処理をステップS1213へ戻し、上述した粒子に作用する力を算出する。CPU11が、全ての粒子に作用する力を算出したと判断した場合(ステップS1214:YES)、CPU11は、各粒子の運動方程式を解くことにより、粒子ごとの加速度、速度及び変位を算出し(ステップS1215)、それぞれの粒子位置を更新する(ステップS1216)。   When the CPU 11 determines that there are uncalculated particles (step S1214: NO), the CPU 11 returns the process to step S1213 and calculates the force acting on the above-described particles. When the CPU 11 determines that the force acting on all the particles has been calculated (step S1214: YES), the CPU 11 calculates the acceleration, velocity, and displacement for each particle by solving the equation of motion of each particle (step S1214: YES). S1215), the respective particle positions are updated (step S1216).

CPU11は、シミュレート処理を終了するか否かを判断し(ステップS1217)、CPU11が、シミュレート処理を終了すると判断した場合(ステップS1217:YES)、CPU11は、シミュレート処理を終了する。終了条件は特に限定されるものではなく、例えばシミュレートする期間が経過したか否かにより終了するか否かを判断する。   The CPU 11 determines whether or not to end the simulation process (step S1217). When the CPU 11 determines to end the simulation process (step S1217: YES), the CPU 11 ends the simulation process. The end condition is not particularly limited, and for example, it is determined whether or not to end depending on whether or not the simulation period has elapsed.

CPU11が、シミュレート処理を終了しないと判断した場合(ステップS1217:NO)、CPU11は、シミュレート処理を再実行する場合に粒子検索処理を再度実行するか否かを判断する。すなわち、CPU11は、着目粒子の変位を積算して初期位置からの積算変位を算出し(ステップS1218)、積算変位が所定値を越えたか否かを判断する(ステップS1219)。CPU11が、積算変位が所定値以下であると判断した場合(ステップS1219:NO)、CPU11は、記憶してある粒子に関する情報を読み出して、処理をステップS1213へ戻して、上述した処理を繰り返す。CPU11が、積算変位が所定値を越えたと判断した場合(ステップS1219:YES)、CPU11は、処理をステップS1203へ戻し、上述した処理を繰り返す。   When the CPU 11 determines not to end the simulation process (step S1217: NO), the CPU 11 determines whether to execute the particle search process again when the simulation process is executed again. That is, the CPU 11 integrates the displacement of the particle of interest to calculate the integrated displacement from the initial position (step S1218), and determines whether the integrated displacement exceeds a predetermined value (step S1219). When the CPU 11 determines that the integrated displacement is equal to or less than the predetermined value (step S1219: NO), the CPU 11 reads the stored information on the particles, returns the process to step S1213, and repeats the above-described process. When the CPU 11 determines that the integrated displacement has exceeded the predetermined value (step S1219: YES), the CPU 11 returns the process to step S1203 and repeats the above-described process.

以上のように本実施の形態2によれば、粒子径比及び体積比に応じてセルの大きさを単一とするか変動させるかを選択することにより、より適切なセルに基づく小領域にて粒子検索を行うことができ、全体としてシミュレーション演算時間を短縮することが可能となる。また、体積比が0.5近傍であるときには領域の一辺の長さを粒子径の0.85乃至1.75倍に、体積比が0.1近傍であるときには領域の一辺の長さを粒子径の1.1乃至1.8倍に、それぞれセルの大きさを設定することにより、粒子の挙動シミュレーションに要する演算処理時間が最短にすることが可能となる。   As described above, according to the second embodiment, by selecting whether the cell size is single or variable according to the particle diameter ratio and the volume ratio, a smaller area based on a more appropriate cell can be obtained. Thus, the particle search can be performed, and the simulation calculation time can be shortened as a whole. When the volume ratio is near 0.5, the length of one side of the region is 0.85 to 1.75 times the particle diameter, and when the volume ratio is near 0.1, the length of one side of the region is By setting the cell size to 1.1 to 1.8 times the diameter, the computation processing time required for particle behavior simulation can be minimized.

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形、置換等が可能であることは言うまでもない。   In addition, this invention is not limited to the said Example, It cannot be overemphasized that various deformation | transformation, substitution, etc. are possible if it is description in a claim.

本発明の実施の形態1に係る粒子挙動シミュレーション装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the particle behavior simulation apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. DEMによる接触判定対象となる粒子限定方法に一例を示す図である。It is a figure which shows an example in the particle | grain limitation method used as the contact determination object by DEM. 本発明の実施の形態1に係る粒子挙動シミュレーション装置のCPUの粒子挙動のシミュレート処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the simulation process of the particle behavior of CPU of the particle behavior simulation apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る粒子挙動シミュレーション装置のCPUの粒子挙動のシミュレート処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the simulation process of the particle behavior of CPU of the particle behavior simulation apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 粒子径が単一である場合のセルの大きさと接触粒子数との関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between the magnitude | size of a cell in case a particle diameter is single, and the number of contact particles. 検索対象となる小領域を粒子径に基づいて定める方法を示す図である。It is a figure which shows the method of defining the small area | region used as search object based on a particle diameter. 本実施の形態1に係る粒子挙動シミュレーション方法において、1セル当たりの粒子数に対するシミュレーション時間の変動の度合を示す図である。It is a figure which shows the degree of the fluctuation | variation of the simulation time with respect to the particle number per cell in the particle | grain behavior simulation method which concerns on this Embodiment 1. FIG. セルと検索対象範囲である小領域との関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the relationship between a cell and the small area | region which is a search object range. 本実施の形態2に係る粒子挙動シミュレーション方法において、1セル当たりの粒子数に対するシミュレーション時間の変動の度合を示す図である。It is a figure which shows the degree of the fluctuation | variation of the simulation time with respect to the number of particles per cell in the particle behavior simulation method which concerns on this Embodiment 2. FIG. 粒子径比及び小粒子体積比に対する粒子検索処理のシミュレーション時間の変動の度合を示す図である。It is a figure which shows the degree of the fluctuation | variation of the simulation time of the particle | grain search process with respect to a particle diameter ratio and a small particle volume ratio. 小粒子体積比と粒子検索処理の時間比率Rとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the small particle volume ratio and the time ratio R of a particle search process. 本発明の実施の形態2に係る粒子挙動シミュレーション装置のCPUの粒子挙動のシミュレート処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the simulation process of the particle behavior of CPU of the particle behavior simulation apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る粒子挙動シミュレーション装置のCPUの粒子挙動のシミュレート処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the simulation process of the particle behavior of CPU of the particle behavior simulation apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 粒子挙動シミュレーション装置
11 CPU
12 補助記憶手段
13 RAM
14 記憶手段
15 通信手段
16 入力手段
17 表示手段
21 着目粒子
24 セル
25 小領域
1 Particle behavior simulation device 11 CPU
12 Auxiliary memory 13 RAM
14 storage means 15 communication means 16 input means 17 display means 21 particle of interest 24 cell 25 small region

Claims (12)

粒子径の相違する粒子間の距離に依存した複数の相互作用力に基づく粒子の挙動を計算する計算対象領域を複数の領域に分割し、計算対象領域内に含まれる粒子の挙動をシミュレートする装置において、
前記計算対象領域内で粒子径が最大である粒子から順次着目粒子とし、該着目粒子を内包する所定の大きさの小領域内で相互に接触している粒子及び接触する可能性のある粒子を検索する粒子検索手段と、
検索された粒子に関する情報を記憶手段に記憶する手段と、
着目粒子の積算変位を算出する手段と、
積算変位が所定値を越えたか否かを判断する判断手段と
を備え、
該判断手段で所定値を越えたと判断した場合にのみ、前記粒子検索手段を用い、所定値以下であると判断した場合、前記記憶手段から読み出した粒子に関する情報に基づいて粒子の挙動をシミュレートするようにしてあることを特徴とする粒子挙動シミュレーション装置。
Divide the calculation target area to calculate the behavior of particles based on multiple interaction forces depending on the distance between particles with different particle diameters, and simulate the behavior of particles contained in the calculation target area In the device
The particles having the largest particle diameter in the calculation target region are sequentially set as the target particles, and the particles that are in contact with each other and the particles that may be in contact in a small region of a predetermined size that includes the target particles. Particle search means for searching;
Means for storing information about the retrieved particles in a storage means;
Means for calculating the cumulative displacement of the particle of interest;
And a judging means for judging whether or not the integrated displacement exceeds a predetermined value,
The particle search unit is used only when the determination unit determines that the predetermined value is exceeded, and when it is determined that the value is equal to or less than the predetermined value, the behavior of the particle is simulated based on the information about the particle read from the storage unit. A particle behavior simulation apparatus characterized by being configured to do so.
前記領域は正方領域であり、
着目粒子の粒子径の、前記粒子検索手段にて検索された粒子の粒子径に対する粒子径比が2.0であり、前記粒子検索手段にて検索された小領域内の全粒子の体積の総和に対する、着目粒子と粒子径が相違する粒子の体積比が0.030乃至0.333である場合、前記領域の一辺の長さを粒子径の0.575乃至1.4倍に設定する手段
を備えることを特徴とする請求項1記載の粒子挙動シミュレーション装置。
The region is a square region;
The particle diameter ratio of the particle diameter of the particle of interest to the particle diameter of the particle searched by the particle search means is 2.0, and the total volume of all the particles in the small area searched by the particle search means When the volume ratio of the particle having a particle diameter different from that of the target particle is 0.030 to 0.333, means for setting the length of one side of the region to 0.575 to 1.4 times the particle diameter. The particle behavior simulation apparatus according to claim 1, further comprising:
前記領域は正方領域であり、
着目粒子の粒子径の、前記粒子検索手段にて検索された粒子の粒子径に対する粒子径比を算出する手段と、
前記粒子検索手段にて検索された小領域内の全粒子の体積の総和に対する、着目粒子と粒子径が相違する粒子の体積比を算出する手段と、
算出した粒子径比及び体積比に基づいて、小領域を単一の大きさを有する領域で設定するか、複数の大きさを有する領域で設定するかを選択する手段と、
前記小領域を複数の大きさを有する領域で設定する場合、体積比が0.5近傍であるときには前記領域の一辺の長さを粒子径の0.85乃至1.75倍に設定する手段と
を備えることを特徴とする請求項1記載の粒子挙動シミュレーション装置。
The region is a square region;
Means for calculating the particle diameter ratio of the particle diameter of the particle of interest to the particle diameter of the particles searched by the particle search means;
Means for calculating a volume ratio of particles having a particle diameter different from the particle of interest, with respect to the total volume of all particles in the small region searched by the particle search means;
Based on the calculated particle size ratio and volume ratio, a means for selecting whether to set a small region in a region having a single size or a region having a plurality of sizes,
In the case where the small region is set as a region having a plurality of sizes, when the volume ratio is close to 0.5, means for setting the length of one side of the region to 0.85 to 1.75 times the particle diameter; The particle behavior simulation apparatus according to claim 1, further comprising:
前記領域は正方領域であり、
着目粒子の粒子径の、前記粒子検索手段にて検索された粒子の粒子径に対する粒子径比を算出する手段と、
前記粒子検索手段にて検索された小領域内の全粒子の体積の総和に対する、着目粒子と粒子径が相違する粒子の体積比を算出する手段と、
算出した粒子径比及び体積比に基づいて、小領域を単一の大きさを有する領域で設定するか、複数の大きさを有する領域で設定するかを選択する手段と、
前記小領域を複数の大きさを有する領域で設定する場合、体積比が0.1近傍であるときには前記領域の一辺の長さを粒子径の1.1乃至1.8倍に設定する手段と
を備えることを特徴とする請求項1記載の粒子挙動シミュレーション装置。
The region is a square region;
Means for calculating the particle diameter ratio of the particle diameter of the particle of interest to the particle diameter of the particles searched by the particle search means;
Means for calculating a volume ratio of particles having a particle diameter different from the particle of interest, with respect to the total volume of all particles in the small region searched by the particle search means;
Based on the calculated particle size ratio and volume ratio, a means for selecting whether to set a small region in a region having a single size or a region having a plurality of sizes,
In the case where the small region is set as a region having a plurality of sizes, when the volume ratio is near 0.1, means for setting the length of one side of the region to 1.1 to 1.8 times the particle diameter; The particle behavior simulation apparatus according to claim 1, further comprising:
粒子径の相違する粒子間の距離に依存した複数の相互作用力に基づく粒子の挙動を計算する計算対象領域を複数の領域に分割し、計算対象領域内に含まれる粒子の挙動をシミュレートする方法において、
前記計算対象領域内で粒子径が最大である粒子から順次着目粒子とし、該着目粒子を内包する所定の大きさの小領域内で相互に接触している粒子及び接触する可能性のある粒子を検索し、
検索された粒子に関する情報を記憶手段に記憶し、
着目粒子の積算変位を算出し、
積算変位が所定値を越えたか否かを判断し、
所定値を越えたと判断した場合にのみ、粒子の検索を行い、所定値以下であると判断した場合、前記記憶手段から読み出した粒子に関する情報に基づいて粒子の挙動をシミュレートすることを特徴とする粒子挙動シミュレーション方法。
Divide the calculation target area to calculate the behavior of particles based on multiple interaction forces depending on the distance between particles with different particle diameters, and simulate the behavior of particles contained in the calculation target area In the method
The particles having the largest particle diameter in the calculation target region are sequentially set as the target particles, and the particles that are in contact with each other and the particles that may be in contact in a small region of a predetermined size that includes the target particles. Search and
Storing information about the retrieved particles in a storage means;
Calculate the cumulative displacement of the particle of interest,
Judge whether the accumulated displacement exceeds the predetermined value,
The particle search is performed only when it is determined that the predetermined value is exceeded, and the behavior of the particle is simulated based on the information on the particle read from the storage unit when it is determined that the particle is less than the predetermined value. Particle behavior simulation method.
前記領域は正方領域であり、
着目粒子の粒子径の、検索された粒子の粒子径に対する粒子径比が2.0であり、検索された小領域内の全粒子の体積の総和に対する、着目粒子と粒子径が相違する粒子の体積比が0.030乃至0.333である場合、前記領域の一辺の長さを粒子径の0.575乃至1.4倍に設定することを特徴とする請求項5記載の粒子挙動シミュレーション方法。
The region is a square region;
The particle size ratio of the particle size of the particle of interest to the particle size of the retrieved particle is 2.0, and the particle size of the particle of which the particle size is different from the particle of interest with respect to the total volume of all the particles in the retrieved small region 6. The particle behavior simulation method according to claim 5, wherein when the volume ratio is 0.030 to 0.333, the length of one side of the region is set to 0.575 to 1.4 times the particle diameter. .
前記領域は正方領域であり、
着目粒子の粒子径の、検索された粒子の粒子径に対する粒子径比を算出し、
検索された小領域内の全粒子の体積の総和に対する、着目粒子と粒子径が相違する粒子の体積比を算出し、
算出した粒子径比及び体積比に基づいて、小領域を単一の大きさを有する領域で設定するか、複数の大きさを有する領域で設定するかを選択し、
前記小領域を複数の大きさを有する領域で設定する場合、体積比が0.5近傍であるときには前記領域の一辺の長さを粒子径の0.85乃至1.75倍に設定することを特徴とする請求項5記載の粒子挙動シミュレーション方法。
The region is a square region;
Calculate the particle size ratio of the particle size of the particle of interest to the particle size of the searched particle,
Calculate the volume ratio of the particle of interest and the particle size different from the total volume of all the particles in the searched small region,
Based on the calculated particle size ratio and volume ratio, select whether to set a small region in a region having a single size or a region having a plurality of sizes,
When the small region is set as a region having a plurality of sizes, when the volume ratio is near 0.5, the length of one side of the region is set to 0.85 to 1.75 times the particle diameter. 6. The particle behavior simulation method according to claim 5, wherein:
前記領域は正方領域であり、
着目粒子の粒子径の、検索された粒子の粒子径に対する粒子径比を算出し、
検索された小領域内の全粒子の体積の総和に対する、着目粒子と粒子径が相違する粒子の体積比を算出し、
算出した粒子径比及び体積比に基づいて、小領域を単一の大きさを有する領域で設定するか、複数の大きさを有する領域で設定するかを選択し、
前記小領域を複数の大きさを有する領域で設定する場合、体積比が0.1近傍であるときには前記領域の一辺の長さを粒子径の1.1乃至1.8倍に設定することを特徴とする請求項5記載の粒子挙動シミュレーション方法。
The region is a square region;
Calculate the particle size ratio of the particle size of the particle of interest to the particle size of the searched particle,
Calculate the volume ratio of the particle of interest and the particle size different from the total volume of all the particles in the searched small region,
Based on the calculated particle size ratio and volume ratio, select whether to set a small region in a region having a single size or a region having a plurality of sizes,
When the small region is set as a region having a plurality of sizes, when the volume ratio is near 0.1, the length of one side of the region is set to 1.1 to 1.8 times the particle diameter. 6. The particle behavior simulation method according to claim 5, wherein:
粒子径の相違する粒子間の距離に依存した複数の相互作用力に基づく粒子の挙動を計算する計算対象領域を複数の領域に分割し、計算対象領域内に含まれる粒子の挙動をシミュレートするコンピュータで実行することが可能なコンピュータプログラムにおいて、
前記コンピュータを、
前記計算対象領域内で粒子径が最大である粒子から順次着目粒子とし、該着目粒子を内包する所定の大きさの小領域内で相互に接触している粒子及び接触する可能性のある粒子を検索する粒子検索手段、
検索された粒子に関する情報を記憶手段に記憶する手段、
着目粒子の積算変位を算出する手段、
積算変位が所定値を越えたか否かを判断する判断手段、及び
該判断手段で所定値を越えたと判断した場合にのみ、前記粒子検索手段を用い、所定値以下であると判断した場合、前記記憶手段から読み出した粒子に関する情報に基づいて粒子の挙動をシミュレートする手段
として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
Divide the calculation target area to calculate the behavior of particles based on multiple interaction forces depending on the distance between particles with different particle diameters, and simulate the behavior of particles contained in the calculation target area In a computer program that can be executed on a computer,
The computer,
The particles having the largest particle diameter in the calculation target region are sequentially set as the target particles, and the particles that are in contact with each other and the particles that may be in contact in a small region of a predetermined size that includes the target particles. Particle search means to search,
Means for storing information about the retrieved particles in a storage means;
Means for calculating the cumulative displacement of the particle of interest;
Only when it is determined that the integrated displacement exceeds a predetermined value, and when the determination means determines that the predetermined displacement exceeds the predetermined value, the particle search means is used, A computer program that functions as means for simulating the behavior of particles based on information about particles read from a storage means.
前記領域は正方領域であり、
前記コンピュータを、
着目粒子の粒子径の、前記粒子検索手段にて検索された粒子の粒子径に対する粒子径比が2.0であり、前記粒子検索手段にて検索された小領域内の全粒子の体積の総和に対する、着目粒子と粒子径が相違する粒子の体積比が0.030乃至0.333である場合、前記領域の一辺の長さを粒子径の0.575乃至1.4倍に設定する手段
として機能させることを特徴とする請求項9記載のコンピュータプログラム。
The region is a square region;
The computer,
The particle diameter ratio of the particle diameter of the particle of interest to the particle diameter of the particle searched by the particle search means is 2.0, and the total volume of all the particles in the small area searched by the particle search means When the volume ratio of the particle having a particle diameter different from that of the target particle is 0.030 to 0.333, the length of one side of the region is set to 0.575 to 1.4 times the particle diameter. The computer program according to claim 9, wherein the computer program is made to function.
前記領域は正方領域であり、
前記コンピュータを、
着目粒子の粒子径の、前記粒子検索手段にて検索された粒子の粒子径に対する粒子径比を算出する手段、
前記粒子検索手段にて検索された小領域内の全粒子の体積の総和に対する、着目粒子と粒子径が相違する粒子の体積比を算出する手段、
算出した粒子径比及び体積比に基づいて、小領域を単一の大きさを有する領域で設定するか、複数の大きさを有する領域で設定するかを選択する手段、及び
前記小領域を複数の大きさを有する領域で設定する場合、体積比が0.5近傍であるときには前記領域の一辺の長さを粒子径の0.85乃至1.75倍に設定する手段
として機能させることを特徴とする請求項9記載のコンピュータプログラム。
The region is a square region;
The computer,
Means for calculating the particle diameter ratio of the particle diameter of the particle of interest to the particle diameter of the particles searched by the particle search means;
Means for calculating a volume ratio of a particle having a particle diameter different from the particle of interest, with respect to a total volume of all particles in the small area searched by the particle search means;
Based on the calculated particle diameter ratio and volume ratio, a means for selecting whether to set a small region as a region having a single size or a region having a plurality of sizes, and a plurality of the small regions When the volume ratio is in the vicinity of 0.5, the length of one side of the region is made to function as a means for setting the length to 0.85 to 1.75 times the particle diameter. The computer program according to claim 9.
前記領域は正方領域であり、
前記コンピュータを、
着目粒子の粒子径の、前記粒子検索手段にて検索された粒子の粒子径に対する粒子径比を算出する手段、
前記粒子検索手段にて検索された小領域内の全粒子の体積の総和に対する、着目粒子と粒子径が相違する粒子の体積比を算出する手段、
算出した粒子径比及び体積比に基づいて、小領域を単一の大きさを有する領域で設定するか、複数の大きさを有する領域で設定するかを選択する手段、及び
前記小領域を複数の大きさを有する領域で設定する場合、体積比が0.1近傍であるときには前記領域の一辺の長さを粒子径の1.1乃至1.8倍に設定する手段
として機能させることを特徴とする請求項9記載のコンピュータプログラム。

The region is a square region;
The computer,
Means for calculating the particle diameter ratio of the particle diameter of the particle of interest to the particle diameter of the particles searched by the particle search means;
Means for calculating a volume ratio of a particle having a particle diameter different from the particle of interest, with respect to a total volume of all particles in the small area searched by the particle search means;
Based on the calculated particle diameter ratio and volume ratio, a means for selecting whether to set a small region as a region having a single size or a region having a plurality of sizes, and a plurality of the small regions When the volume ratio is in the vicinity of 0.1, it is made to function as a means for setting the length of one side of the region to 1.1 to 1.8 times the particle diameter. The computer program according to claim 9.

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