JP6138668B2 - Method, apparatus and computer program for displaying fluid flow around tire - Google Patents

Method, apparatus and computer program for displaying fluid flow around tire Download PDF

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Description

本発明は、ハイドロプレーニング解析や排水性解析等に利用可能な、タイヤ周囲の流体流れを表示する方法、装置及びコンピュータプログラムに関する。   The present invention relates to a method, an apparatus, and a computer program for displaying a fluid flow around a tire, which can be used for hydroplaning analysis, drainage analysis, and the like.

従来から、ハイドロプレーニング性能や排水性の評価は、タイヤを実際に試作して実験することにより行われてきた。試作品の製作及び試験には多大な時間、費用、労力を要するため、近年では、コンピュータを用いたシミュレーション方法が開発されている。   Conventionally, the evaluation of hydroplaning performance and drainage has been carried out by actually making and experimenting with tires. In recent years, a simulation method using a computer has been developed because it takes a lot of time, cost, and labor to manufacture and test a prototype.

例えば、特許文献1、2には、有限要素法、有限体積法を用いてタイヤ、水膜、路面をモデリングし、所定の境界条件に基づき、流体モデルを表面に有する路面上でのタイヤモデルの走行シミュレーションを行うことが開示されている。具体的には、流体で覆われた路面上の空間に複数のオイラー要素を配置しておき、タイヤモデルを用いて走行シミュレーション演算を実行する。タイヤのトレッド面及び溝形状に応じた流体の挙動がオイラー要素毎に算出され、流体の速度、向き及び界面位置が得られる。そして、シミュレーションの演算結果から、流体の速度に応じた長さの矢印(ベクトル線図)を表示し、流体の流れを表示している。   For example, in Patent Documents 1 and 2, a tire, a water film, and a road surface are modeled using a finite element method and a finite volume method, and a tire model on a road surface having a fluid model on the surface based on a predetermined boundary condition. Performing a running simulation is disclosed. Specifically, a plurality of Euler elements are arranged in a space on a road surface covered with a fluid, and a running simulation calculation is executed using a tire model. The behavior of the fluid according to the tread surface and the groove shape of the tire is calculated for each Euler element, and the velocity, direction and interface position of the fluid are obtained. Then, from the calculation result of the simulation, an arrow (vector diagram) having a length corresponding to the velocity of the fluid is displayed, and the flow of the fluid is displayed.

特開2002−14011号公報JP 2002-14011 A 特開2000−141509号公報JP 2000-141509 A

しかしながら、解析精度を高めるために膨大な数のオイラー要素が設定されるのが一般的であるので、例えばオイラー要素毎に流速を平均化してベクトル線図を表示した場合は、細かく膨大な数のベクトル線が描画されてしまい、解析者が理解することが容易とはいえない。   However, since a large number of Euler elements are generally set in order to improve analysis accuracy, for example, when a vector diagram is displayed by averaging the flow velocity for each Euler element, a large number of fine elements are displayed. A vector line is drawn, which is not easy for an analyst to understand.

解析者に理解しやすい数のベクトル線図を表示するための一つの有効な手段として、隣接するオイラー要素をグループ化して小領域を設定し、小領域毎に流速を平均化してベクトル線図を表示することが考えられる。しかし、単純にオイラー要素を小領域にグループ化したのでは、一つの小領域に、タイヤゴムが存在する領域と水が存在する領域とが混在する場合があり、そのような小領域毎に流速を平均化すれば、ベクトル線図に事実とは異なる矛盾が生じる場合がある。例えば、シミュレーション結果では流速が速いのにも拘わらず、小領域に占めるタイヤゴムが多い場合には、平均化処理により相対的に流速が遅いようにベクトル線図が表示されたり、タイヤゴムでは流速が0で溝では速度があることから平均化処理によりベクトル線図の向きに実際ではありえない向き(ゴムに貫通するような方向、せん断流れ)が表示されたりすることが考えられる。   As an effective means of displaying a vector diagram that is easy to understand for analysts, adjacent Euler elements are grouped to set a small region, and the flow velocity is averaged for each small region to create a vector diagram. It is possible to display. However, if the Euler elements are simply grouped into small areas, there may be a mixture of tire rubber and water areas in one small area. If averaged, the vector diagram may have contradictions that are not true. For example, in the simulation result, when the tire rubber occupies a small area despite the high flow velocity, a vector diagram is displayed so that the flow velocity is relatively slow by the averaging process, or the tire rubber has a flow velocity of 0. Because of the speed in the groove, it is conceivable that the direction of the vector diagram (direction that penetrates through the rubber, shear flow) is displayed in the direction of the vector diagram due to the averaging process.

本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、その目的は、現象と異なる矛盾がなく、理解しやすいベクトル線図を表示するタイヤ周囲の流体流れを表示する装置、方法及びコンピュータプログラムを提供することである。   The present invention has been made paying attention to such problems, and the object thereof is an apparatus and method for displaying a fluid flow around a tire that displays an easy-to-understand vector diagram without any contradiction different from a phenomenon. And providing a computer program.

本発明は、上記目的を達成するために、次のような手段を講じている。   In order to achieve the above object, the present invention takes the following measures.

すなわち、本発明のタイヤ周囲の流体流れを表示する装置は、流体で覆われた路面上の空間に配置された複数のオイラー要素と、トレッド面に溝を有するタイヤモデルとを用いて走行シミュレーション演算を実行し、各オイラー要素における前記流体の向き、速度、界面位置を演算する流体演算部と、全てのオイラー要素のうち前記流体が存在するオイラー要素を抽出し、抽出したオイラー要素を前記流体の界面が形成する閉領域毎にグループ分けする閉領域分割部と、各々の閉領域に分けられたオイラー要素を、更に所定サイズの小領域に分割する小領域分割部と、分割した小領域毎に、当該小領域に属するオイラー要素における流体の速度及び向きを平均化し、ベクトル線図を表示するベクトル表示部と、を備えることを特徴とする。   That is, the apparatus for displaying the fluid flow around the tire according to the present invention uses a plurality of Euler elements arranged in a space on a road surface covered with fluid and a tire simulation model having a groove on a tread surface. The fluid calculation unit that calculates the direction, velocity, and interface position of the fluid in each Euler element, and extracts the Euler element in which the fluid exists from all the Euler elements, and extracts the extracted Euler element of the fluid A closed region dividing unit that groups each closed region formed by the interface, a small region dividing unit that further divides the Euler element divided into each closed region into small regions of a predetermined size, and for each divided small region And a vector display unit for averaging the velocity and direction of the fluid in the Euler elements belonging to the small region and displaying a vector diagram.

本発明のタイヤ周囲の流体流れを表示する方法は、流体で覆われた路面上の空間に配置された複数のオイラー要素と、トレッド面に溝を有するタイヤモデルとを用いて走行シミュレーション演算を実行し、各オイラー要素における前記流体の向き、速度、界面位置を演算するステップと、全てのオイラー要素のうち前記流体が存在するオイラー要素を抽出し、抽出したオイラー要素を前記流体の界面が形成する閉領域毎にグループ分けするステップと、各々の閉領域に分けられたオイラー要素を、更に所定サイズの小領域に分割するステップと、分割した小領域毎に、当該小領域に属するオイラー要素における流体の速度及び向きを平均化し、速度ベクトルを表示するステップと、を含むことを特徴とする。   The method for displaying a fluid flow around a tire according to the present invention performs a running simulation calculation using a plurality of Euler elements arranged in a space on a road surface covered with a fluid and a tire model having a groove on a tread surface. And calculating the direction, velocity, and interface position of the fluid in each Euler element, extracting the Euler element in which the fluid exists among all Euler elements, and forming the extracted Euler element at the interface of the fluid A step of grouping for each closed region, a step of further dividing the Euler elements divided into the respective closed regions into small regions of a predetermined size, and a fluid in the Euler elements belonging to the small region for each divided small region And averaging the speed and orientation of the two and displaying a speed vector.

このように、流体が存在するオイラー要素を流体の界面が形成する閉領域毎にグループ分けし、閉領域を更に、流速の平均化処理の単位となる小領域に分割しているので、流体の界面を考慮することで、流速の平均化処理の単位となる小領域をトレッド面の溝形状に沿って分割でき、現象と異なる矛盾がなく、理解しやすいベクトル線図を表示することが可能となる。   In this way, the Euler elements in which the fluid exists are grouped for each closed region formed by the fluid interface, and the closed region is further divided into small regions that are units of the flow velocity averaging process. By considering the interface, it is possible to divide a small area that is the unit of velocity averaging processing along the groove shape of the tread surface, and display an easy-to-understand vector diagram without any contradiction different from the phenomenon Become.

解析精度を的確に確保するためには、前記所定サイズは、解析空間における1つの座標軸あたり少なくとも3つのオイラー要素が含まれるサイズであることが好ましい。   In order to ensure accurate analysis accuracy, the predetermined size is preferably a size including at least three Euler elements per coordinate axis in the analysis space.

本発明は、上記方法を構成するステップをコンピュータに実行させるプログラムとして特定可能である。   The present invention can be specified as a program that causes a computer to execute the steps constituting the method.

本発明に係るタイヤ周囲の流体流れを表示する装置を模式的に示すブロック図。The block diagram which shows typically the apparatus which displays the fluid flow around the tire which concerns on this invention. 流体解析に用いるタイヤモデル、路面モデル、流体モデルを示す斜視図。The perspective view which shows the tire model, road surface model, and fluid model which are used for a fluid analysis. 流体解析結果である水及びタイヤトレッドを重ねて示す図。The figure which shows the water and tire tread which are fluid analysis results in piles. 流体解析結果である水のみを示す図。The figure which shows only the water which is a fluid analysis result. 流体の閉領域毎にオイラー要素をグループ分けすることに関する説明図。Explanatory drawing regarding grouping Euler elements for each closed region of fluid. 閉領域を更に小領域に分割することに関する説明図。Explanatory drawing regarding dividing a closed area into smaller areas. 装置が実行する流体流れ表示処理ルーチンを示すフローチャート。The flowchart which shows the fluid flow display process routine which an apparatus performs. 従来方法で表示されたベクトル線図に関する説明図。Explanatory drawing regarding the vector diagram displayed by the conventional method. 本発明の方法で表示されたベクトル線図に関する説明図。Explanatory drawing regarding the vector diagram displayed by the method of this invention. 従来方法で表示されたベクトル線図に関する説明図。Explanatory drawing regarding the vector diagram displayed by the conventional method. 本発明の方法で表示されたベクトル線図に関する説明図。Explanatory drawing regarding the vector diagram displayed by the method of this invention.

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

[タイヤ周囲の流体流れを表示する装置]
図1に示す本発明に係るタイヤ周囲の流体流れを表示する装置1は、図8B及び図9Bに模式的に示すように、タイヤ周囲の流体(液体、水)の流れをベクトル線図で表示する装置である。
[Device to display fluid flow around tires]
The apparatus 1 for displaying the fluid flow around the tire according to the present invention shown in FIG. 1 displays the flow of fluid (liquid, water) around the tire in a vector diagram as schematically shown in FIGS. 8B and 9B. It is a device to do.

具体的に、装置1は、設定部10と、流体演算部11と、閉領域分割部12と、小領域分割部13と、ベクトル表示部14と、を有する。これら各部10〜14は、CPU、メモリ、各種インターフェイス等を備えたパソコン等の情報処理装置においてCPUが予め記憶されている図示しない処理ルーチンを実行することによりソフトウェア及びハードウェアが協働して実現される。   Specifically, the apparatus 1 includes a setting unit 10, a fluid calculation unit 11, a closed region dividing unit 12, a small region dividing unit 13, and a vector display unit 14. These units 10 to 14 are realized by cooperation of software and hardware by executing a processing routine (not shown) stored in advance by the CPU in an information processing apparatus such as a personal computer having a CPU, memory, various interfaces, and the like. Is done.

図1に示す設定部10は、キーボードやマウス等の既知の操作部を介してユーザからの操作を受け付け、タイヤを複数の要素でモデル化したタイヤモデル(有限要素モデル)に関する設定、タイヤモデルにかける荷重値及び内圧値、走行速度など、有限要素法(Finite Element Method)を用いたタイヤ転動解析に必要な各種設定を受け付け、これら設定値をメモリに記憶する。本実施形態では、タイヤのトレッド面にトレッドパターン(溝)が形成されている。また、設定部10は、流体解析に必要な路面上の空間に配置されるオイラー要素、オイラー要素内にて流体の挙動(速度、向き、界面位置を含む)をシミュレーションするために必要な各種設定を受け付け、これら設定値をメモリに記憶する。   A setting unit 10 shown in FIG. 1 receives an operation from a user via a known operation unit such as a keyboard or a mouse, and sets a tire model (finite element model) in which a tire is modeled by a plurality of elements. Various settings necessary for tire rolling analysis using a finite element method (Finite Element Method) such as applied load value, internal pressure value, and traveling speed are received and stored in a memory. In the present embodiment, a tread pattern (groove) is formed on the tread surface of the tire. In addition, the setting unit 10 includes various settings necessary for simulating the Euler elements arranged in the space on the road surface necessary for fluid analysis, and the behavior of the fluid (including speed, direction, and interface position) in the Euler elements. And store these set values in the memory.

図1に示す流体演算部11は、図2に示すような複数のオイラー要素21とタイヤモデル20とを用いて走行シミュレーション演算を有限体積法に基づき実行し、各オイラー要素における流体の向き、速度、界面位置を演算する。オイラー要素21を用いた解析では、路面上の空間を複数のオイラー要素に分割する。オイラー要素は空間に固定されており、時間の経過に伴って変形しない。有限要素法を用いたタイヤ有限要素モデルの走行解析により単位時間の経過毎にオイラー要素内に占めるタイヤゴムの位置が定まり、タイヤゴムとの干渉等の力学的な作用によってオイラー要素内での流体及び空気の挙動(速度、向き、界面位置)が有限体積法に基づき算出される。本実施形態では、オイラー要素として6面体オイラーメッシュを用いているが、これに限定されず、種々適用可能である。例えば8面体オイラーメッシュを用いてもよい。   The fluid calculation unit 11 shown in FIG. 1 executes a running simulation calculation based on the finite volume method using a plurality of Euler elements 21 and a tire model 20 as shown in FIG. 2, and the direction and speed of the fluid in each Euler element Calculate the interface position. In the analysis using the Euler element 21, the space on the road surface is divided into a plurality of Euler elements. Euler elements are fixed in space and do not deform over time. The tire rubber position in the Euler element is determined at every unit time by running analysis of the tire finite element model using the finite element method. Behavior (speed, orientation, interface position) is calculated based on the finite volume method. In the present embodiment, a hexahedral Euler mesh is used as the Euler element. However, the present invention is not limited to this, and various applications are possible. For example, an octahedral Euler mesh may be used.

なお、図2に示すモデルでは、タイヤが走行する路面に沿ってオイラー要素が配置されており、タイヤに並進速度を与えて、タイヤモデルを回転させながらタイヤ軸を並進させる。タイヤに速度を与えているため、境界条件として液体(水)に速度は与えていない。この場合、演算結果として得られる流速がそのまま流体の速度となる。これ以外に、次の解析方法を利用してもよい。タイヤ軸を固定させたままタイヤモデルを回転させて解析するために必要な分だけオイラー要素を配置する。オイラー要素が配置されるのは、タイヤが接地する部位及びその周辺のみに限られる。タイヤに速度を与えていないので、境界条件として液体(水)に並進速度を与える。この場合、演算結果として得られる流速には並進速度が含まれるため、並進速度を除去した値が流体の速度となる。後者の方法は、前者の方法に比べて必要となるオイラー要素の数を低減できるので、解析に必要な計算コストを低減することができるメリットがある。   In the model shown in FIG. 2, the Euler elements are arranged along the road surface on which the tire travels, and the tire shaft is translated while giving a translation speed to the tire and rotating the tire model. Since speed is given to the tire, speed is not given to the liquid (water) as a boundary condition. In this case, the flow velocity obtained as the calculation result becomes the fluid velocity as it is. In addition to this, the following analysis method may be used. The Euler elements are arranged as much as necessary to rotate and analyze the tire model with the tire shaft fixed. The Euler element is disposed only in a region where the tire contacts the ground and its periphery. Since no speed is given to the tire, a translational speed is given to the liquid (water) as a boundary condition. In this case, since the translational velocity is included in the flow velocity obtained as the calculation result, the value obtained by removing the translational velocity is the fluid velocity. Since the latter method can reduce the number of Euler elements required as compared with the former method, there is an advantage that the calculation cost necessary for the analysis can be reduced.

図1に示す閉領域分割部12は、流体演算部11の演算結果を用い、全てのオイラー要素のうち流体が存在するオイラー要素を抽出し、抽出したオイラー要素を前記流体の界面が形成する閉領域毎にグループ分けする。図3は、オイラー要素内の水の界面とタイヤを同時に示す図である。この図では、オイラー要素は、非常に細かい格子状であるので図示を省略する。図3を参照すれば、タイヤのトレッド面と路面との間に流体が流れていると共に、流体が溝に沿って流れていることが分かる。閉領域分割部12は、図4に示すように、流体が存在するオイラー要素を抽出する。同図では、水の界面のみを示し、オイラー要素は図示していない。同図に示すように、流体の界面がいくつかの閉領域を形成しており、閉領域には水が存在する。抽出方法としては、オイラー要素にある物体の識別コード(例えば水であれば1,空気であれば2等)を利用すれば抽出可能である。図5は、流体(水)が存在するオイラー要素を閉領域毎にグループ分けした様子を表す。図5における点線は、グループ分けしたオイラー要素(非図示)を囲んでいる。同図の例では、2つのグループに分割されている。   The closed region dividing unit 12 shown in FIG. 1 uses the calculation result of the fluid calculation unit 11 to extract the Euler elements in which the fluid exists from all the Euler elements, and the closed Euler elements formed by the fluid interface form the closed Euler elements. Group by area. FIG. 3 shows the water interface and the tire in the Euler element at the same time. In this figure, the Euler elements have a very fine lattice shape and are not shown. Referring to FIG. 3, it can be seen that the fluid flows between the tread surface of the tire and the road surface, and the fluid flows along the groove. As shown in FIG. 4, the closed region dividing unit 12 extracts Euler elements in which fluid exists. In the figure, only the water interface is shown, and the Euler element is not shown. As shown in the figure, the fluid interface forms several closed regions, and water exists in the closed regions. As an extraction method, the identification code of the object in the Euler element (for example, 1 for water, 2 for air, etc.) can be used. FIG. 5 shows a state in which Euler elements in which fluid (water) exists are grouped for each closed region. The dotted lines in FIG. 5 enclose grouped Euler elements (not shown). In the example of the figure, it is divided into two groups.

図1に示す小領域分割部13は、閉領域分割部12によって図5のように各々の閉領域に分けられたオイラー要素を、図6のように更に所定サイズの小領域(点線)に分割する。所定サイズは、解析空間における1つの座標軸あたり少なくとも3つのオイラー要素が含まれるサイズであることが好ましい。例えば1座標軸あたり3つのオイラー要素が含まれるサイズに設定されている場合には、図6の1つの小領域に、3×3=9つのオイラーメッシュが存在することになる。このように、解析空間における1つの座標軸あたり少なくとも3つのオイラー要素があれば、流速及び向きの精度を損なわずに、解析精度を確保してベクトル線図を表示できる。本実施形態では、6面体オイラーメッシュの一辺が1mmであるので、小領域のサイズとして、1辺あたり3mm又は5mmとした。   The small area dividing unit 13 shown in FIG. 1 further divides the Euler elements divided into closed areas as shown in FIG. 5 by the closed area dividing unit 12 into small areas (dotted lines) of a predetermined size as shown in FIG. To do. The predetermined size is preferably a size including at least three Euler elements per coordinate axis in the analysis space. For example, when the size is set to include three Euler elements per coordinate axis, 3 × 3 = 9 Euler meshes exist in one small region in FIG. Thus, if there are at least three Euler elements per coordinate axis in the analysis space, it is possible to display the vector diagram while ensuring the analysis accuracy without impairing the accuracy of the flow velocity and the direction. In this embodiment, since one side of the hexahedral Euler mesh is 1 mm, the size of the small region is 3 mm or 5 mm per side.

図1に示すベクトル表示部14は、小領域分割部13が図6のように分割した小領域毎に、当該小領域に属するオイラー要素における流体の速度及び向きを平均化し、ベクトル線図を表示する。ベクトル表示部14の出力先として、画像ファイルでもよいし、図示しないディスプレイに表示してもよい。ベクトル線図は、流速の速度及び向きを表示するものであれば、どのような図形又は文字を用いて表示してもよい。   The vector display unit 14 shown in FIG. 1 averages the velocity and direction of the fluid in the Euler elements belonging to each small region divided by the small region dividing unit 13 as shown in FIG. 6 and displays a vector diagram. To do. The output destination of the vector display unit 14 may be an image file or may be displayed on a display (not shown). The vector diagram may be displayed using any figure or character as long as it displays the velocity and direction of the flow velocity.

なお、本実施形態では、タイヤ進行方向と幅方向の二次元平面における流体の速度に着目して、平面にベクトル線図を表示しているが、これに限定されない。例えば、タイヤ進行方向と幅方向に荷重方向(鉛直方向)を加えた三次元空間における流体の速度に着目して、三次元空間にベクトル線図を表示してもよい。   In this embodiment, the vector diagram is displayed on the plane focusing on the fluid velocity in the two-dimensional plane in the tire traveling direction and the width direction, but the present invention is not limited to this. For example, a vector diagram may be displayed in the three-dimensional space, focusing on the fluid velocity in the three-dimensional space obtained by adding the load direction (vertical direction) to the tire traveling direction and the width direction.

[タイヤ周囲の流体流れを表示する方法]
上記装置1を用いたタイヤ周囲の流体流れを表示する方法を、図7を用いて説明する。
[Method of displaying fluid flow around tire]
A method of displaying the fluid flow around the tire using the device 1 will be described with reference to FIG.

まず、図7のステップS100において、流体シミュレーション部ともいえる流体演算部11が、図2に示すタイヤモデル及びオイラー要素を用いた解析を実行する。これにより、単位時間毎に、各々のオイラー要素における流体の向き、速度、界面位置が得られる。   First, in step S100 of FIG. 7, the fluid calculation unit 11, which can be referred to as a fluid simulation unit, performs an analysis using the tire model and Euler elements shown in FIG. Thereby, the direction, speed, and interface position of the fluid in each Euler element are obtained every unit time.

次のステップS101において、閉領域分割部12が、流体が存在するオイラー要素を抽出する。次のステップS102において、閉領域分割部12が、図5のように流体の界面が形成する閉領域毎にグループ分けする。これにより、流速の平均化処理を行っても現象と矛盾の生じない領域を得ることができる。   In the next step S101, the closed region dividing unit 12 extracts an Euler element in which a fluid exists. In the next step S102, the closed region dividing unit 12 performs grouping for each closed region formed by the fluid interface as shown in FIG. As a result, it is possible to obtain a region that does not contradict the phenomenon even if the flow velocity averaging process is performed.

次のステップS103において、小領域分割部13が、各々の閉領域に分けられたオイラー要素を、更に所定サイズの小領域に分割する。これにより、表示されるベクトル線図の数が解析者に理解しやすい数となる。所定サイズは、解析空間における1つの座標軸あたり少なくとも3つあれば、適宜設定可能である。   In the next step S103, the small area dividing unit 13 further divides the Euler elements divided into the closed areas into small areas of a predetermined size. As a result, the number of vector diagrams to be displayed becomes a number that is easy for an analyst to understand. If the predetermined size is at least three per coordinate axis in the analysis space, it can be set as appropriate.

次のステップS104において、ベクトル表示部14が、小領域毎に流速を平均化する。次のステップS105において、ベクトル表示部14が、流速に応じた長さで且つ流体の向きに合った矢印などのベクトル線図を表示する。   In the next step S104, the vector display unit 14 averages the flow velocity for each small region. In the next step S105, the vector display unit 14 displays a vector diagram such as an arrow having a length corresponding to the flow velocity and matching the direction of the fluid.

図8Aに示す例について従来では、流速の平均化処理の単位となる小領域(点線)がタイヤゴム(斜線部)に跨っているので、流速が0となるタイヤゴム領域の影響によって微小流れを表す短い矢印になってしまう。これに対し、上記の装置及び方法を用いれば、図8Bに示すように、溝形状に沿って小領域(点線)が配置されることになるので、流速が0となるタイヤゴム領域の影響を無くして、現象と矛盾のない流速を表す長さの矢印(ベクトル線図)を表示することが可能となる。   For the example shown in FIG. 8A, conventionally, since a small region (dotted line) serving as a unit of the flow velocity averaging process straddles the tire rubber (shaded portion), a short flow is represented by the influence of the tire rubber region where the flow velocity becomes zero. It becomes an arrow. On the other hand, if the above apparatus and method are used, as shown in FIG. 8B, a small region (dotted line) is arranged along the groove shape, so that the influence of the tire rubber region where the flow velocity becomes zero is eliminated. Thus, it is possible to display a length arrow (vector diagram) representing the flow velocity consistent with the phenomenon.

図9Aに示す例について従来では、流速の平均化処理の単位となる小領域(点線)がタイヤゴムに跨っているので、左下の小領域のようにゴムに貫通する向きの流れが表示されたり、せん断流れが表示されたりしまう。これに対し、上記の装置及び方法を用いれば、図9Bに示すように、現象と矛盾のない向きの矢印(ベクトル線図)を表示することが可能となる。   For the example shown in FIG. 9A, conventionally, since a small area (dotted line) that is a unit of flow velocity averaging processing straddles the tire rubber, a flow in a direction penetrating the rubber is displayed like the small area on the lower left, Shear flow is displayed. On the other hand, if the above apparatus and method are used, as shown in FIG. 9B, it is possible to display an arrow (vector diagram) having a direction consistent with the phenomenon.

以上のように、本実施形態のタイヤ周囲の流体流れを表示する装置は、流体で覆われた路面上の空間に配置された複数のオイラー要素21と、トレッド面に溝を有するタイヤモデル20とを用いて走行シミュレーション演算を実行し、各オイラー要素21における流体の向き、速度、界面位置を演算する流体演算部11と、全てのオイラー要素21のうち流体が存在するオイラー要素21を抽出し、抽出したオイラー要素21を流体の界面が形成する閉領域毎にグループ分けする閉領域分割部12と、各々の閉領域に分けられたオイラー要素21を、更に所定サイズの小領域に分割する小領域分割部13と、分割した小領域毎に、当該小領域に属するオイラー要素21における流体の速度及び向きを平均化し、ベクトル線図を表示するベクトル表示部14と、を備える。   As described above, the device for displaying the fluid flow around the tire according to the present embodiment includes a plurality of Euler elements 21 arranged in a space on a road surface covered with fluid, and a tire model 20 having a groove on a tread surface. Is used to perform a travel simulation calculation, to extract the fluid calculation unit 11 that calculates the direction, velocity, and interface position of the fluid in each Euler element 21, and the Euler element 21 in which the fluid exists among all the Euler elements 21; A closed region dividing unit 12 that groups the extracted Euler elements 21 for each closed region formed by the fluid interface, and a small region that further divides the Euler element 21 divided into each closed region into small regions of a predetermined size. The dividing unit 13 and a vector for displaying a vector diagram by averaging the velocity and direction of the fluid in the Euler element 21 belonging to the divided small area for each divided small area. A display unit 14, a.

本実施形態のタイヤ周囲の流体流れを表示する方法は、流体で覆われた路面上の空間に配置された複数のオイラー要素21と、トレッド面に溝を有するタイヤモデル20とを用いて走行シミュレーション演算を実行し、各オイラー要素21における流体の向き、速度、界面位置を演算するステップ(S100)と、全てのオイラー要素21のうち流体が存在するオイラー要素21を抽出し、抽出したオイラー要素21を流体の界面が形成する閉領域毎にグループ分けするステップ(S101,S102)と、各々の閉領域に分けられたオイラー要素21を、更に所定サイズの小領域に分割するステップ(S103)と、分割した小領域毎に、当該小領域に属するオイラー要素21における流体の速度及び向きを平均化し、速度ベクトルを表示するステップ(S104,S105)と、を含む。   The method for displaying the fluid flow around the tire according to the present embodiment is a driving simulation using a plurality of Euler elements 21 arranged in a space on a road surface covered with fluid and a tire model 20 having a groove on a tread surface. A step of calculating the direction, velocity, and interface position of the fluid in each Euler element 21 is executed (S100), and Euler elements 21 in which fluid exists are extracted from all the Euler elements 21, and the extracted Euler elements 21 are extracted. Grouping for each closed region formed by the fluid interface (S101, S102), and further dividing the Euler element 21 divided into each closed region into small regions of a predetermined size (S103), For each divided small area, the velocity and direction of the fluid in the Euler element 21 belonging to the small area are averaged and a velocity vector is displayed. Includes that the step (S104, S105), the.

このように、流体が存在するオイラー要素21を流体の界面が形成する閉領域毎にグループ分けし、閉領域を更に、流速の平均化処理の単位となる小領域に分割しているので、流体の界面を考慮することで、流速の平均化の単位となる小領域をトレッド面の溝形状に沿って分割でき、現象と異なる矛盾がなく、理解しやすいベクトル線図を表示することが可能となる。   In this way, the Euler elements 21 in which the fluid exists are grouped for each closed region formed by the fluid interface, and the closed region is further divided into small regions that are units of flow velocity averaging processing. By considering the interface, it is possible to divide a small area, which is the unit of velocity averaging, along the groove shape of the tread surface, and display a vector diagram that is easy to understand without any contradiction different from the phenomenon Become.

流速の平均化をするにあたり、解析空間における1つの座標軸あたり少なくとも3つのオイラー要素がなければ、平均化処理で精度が損なわれてしまう。そこで、本実施形態では、所定サイズは、解析空間における1つの座標軸あたり少なくとも3つのオイラー要素21が含まれるサイズである。このようにすれば、解析精度を的確に確保することが可能となる。   In averaging the flow velocities, if there are not at least three Euler elements per coordinate axis in the analysis space, the accuracy is lost in the averaging process. Therefore, in the present embodiment, the predetermined size is a size including at least three Euler elements 21 per coordinate axis in the analysis space. In this way, it is possible to ensure accurate analysis accuracy.

本実施形態に係るコンピュータプログラムは、上記方法を構成する各ステップをコンピュータに実行させるプログラムである。このプログラムを実行することによっても、上記方法の奏する作用効果を得ることが可能となる。言い換えると、上記装置は、上記方法を使用しているとも言える。   The computer program according to the present embodiment is a program that causes a computer to execute the steps constituting the method. By executing this program, it is possible to obtain the operational effects of the above method. In other words, it can be said that the apparatus uses the method.

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described based on drawing, it should be thought that a specific structure is not limited to these embodiment. The scope of the present invention is shown not only by the above description of the embodiments but also by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.

例えば、本実施形態では、解析対象とする流体を液体(水)にして、ハイドロ解析や排水性解析に用いているが、これに限定されない。流体として解析対象を気体(空気)としてもよい。この場合、空気による音響解析に利用可能である。   For example, in this embodiment, the fluid to be analyzed is made liquid (water) and used for hydro analysis or drainage analysis, but the present invention is not limited to this. The analysis target may be gas (air) as a fluid. In this case, it can be used for acoustic analysis using air.

図1に示す各部10〜14は、所定プログラムをコンピュータのCPUで実行することで実現しているが、各部を専用メモリや専用回路で構成してもよい。   Each unit 10 to 14 illustrated in FIG. 1 is realized by executing a predetermined program by a CPU of a computer, but each unit may be configured by a dedicated memory or a dedicated circuit.

上記の各実施形態で採用している構造を他の任意の実施形態に採用することは可能である。各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。   The structure employed in each of the above embodiments can be employed in any other embodiment. The specific configuration of each unit is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

11…流体演算部
12…閉領域分割部
13…小領域分割部
14…ベクトル表示部
20…タイヤモデル
21…オイラー要素
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Fluid calculation part 12 ... Closed area division part 13 ... Small area division part 14 ... Vector display part 20 ... Tire model 21 ... Euler element

Claims (5)

流体で覆われた路面上の空間に配置された複数のオイラー要素と、トレッド面に溝を有するタイヤモデルとを用いて走行シミュレーション演算を実行し、各オイラー要素における前記流体の向き、速度、界面位置を演算する流体演算部と、
全てのオイラー要素のうち前記流体が存在するオイラー要素を抽出し、抽出したオイラー要素を前記流体の界面が形成する閉領域毎にグループ分けする閉領域分割部と、
各々の閉領域に分けられたオイラー要素を、更に所定サイズの小領域に分割する小領域分割部と、
分割した小領域毎に、当該小領域に属するオイラー要素における流体の速度及び向きを平均化し、ベクトル線図を表示するベクトル表示部と、
を備えることを特徴とするタイヤ周囲の流体流れを表示する装置。
Running simulation calculation is performed using a plurality of Euler elements arranged in a space on a road surface covered with a fluid and a tire model having a groove on a tread surface, and the direction, speed, and interface of the fluid in each Euler element A fluid calculation unit for calculating a position;
A closed region dividing unit that extracts the Euler element in which the fluid exists among all the Euler elements, and groups the extracted Euler elements for each closed region formed by the interface of the fluid;
A small area dividing unit that further divides the Euler element divided into each closed area into small areas of a predetermined size;
For each divided small region, a vector display unit that averages the fluid velocity and direction in the Euler elements belonging to the small region and displays a vector diagram;
A device for displaying a fluid flow around a tire, comprising:
前記所定サイズは、解析空間における1つの座標軸あたり少なくとも3つのオイラー要素が含まれるサイズである請求項1に記載の装置。   The apparatus according to claim 1, wherein the predetermined size is a size including at least three Euler elements per coordinate axis in the analysis space. 流体で覆われた路面上の空間に配置された複数のオイラー要素と、トレッド面に溝を有するタイヤモデルとを用いて走行シミュレーション演算を実行し、各オイラー要素における前記流体の向き、速度、界面位置を演算するステップと、
全てのオイラー要素のうち前記流体が存在するオイラー要素を抽出し、抽出したオイラー要素を前記流体の界面が形成する閉領域毎にグループ分けするステップと、
各々の閉領域に分けられたオイラー要素を、更に所定サイズの小領域に分割するステップと、
分割した小領域毎に、当該小領域に属するオイラー要素における流体の速度及び向きを平均化し、速度ベクトルを表示するステップと、
を含むことを特徴とするタイヤ周囲の流体流れを表示する方法。
Running simulation calculation is performed using a plurality of Euler elements arranged in a space on a road surface covered with a fluid and a tire model having a groove on a tread surface, and the direction, speed, and interface of the fluid in each Euler element Calculating a position;
Extracting the Euler elements in which the fluid is present among all the Euler elements, and grouping the extracted Euler elements for each closed region formed by the interface of the fluid;
Dividing the Euler element divided into each closed region into smaller regions of a predetermined size;
For each divided small region, averaging the velocity and direction of the fluid in the Euler elements belonging to the small region, and displaying a velocity vector;
A method for displaying a fluid flow around a tire, comprising:
前記所定サイズは、解析空間における1つの座標軸あたり少なくとも3つのオイラー要素が含まれるサイズである請求項3に記載の方法。   The method according to claim 3, wherein the predetermined size is a size including at least three Euler elements per coordinate axis in the analysis space. 請求項3又は4に記載のタイヤ周囲の流体流れを表示する方法をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム。   The computer program which makes a computer perform the method of displaying the fluid flow around the tire of Claim 3 or 4.
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