JP6439474B2 - 解析モデル調整プログラム、情報処理装置、及び解析モデル調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、解析モデル調整プログラム、情報処理装置、及び解析モデル調整方法に関する。

近年、電気・電子装置等の熱流体解析を行うために、３次元コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）による装置モデルを元に、流体解析モデルが生成される。流体解析モデルを用いた熱流体解析では、流体解析により、装置の形状及びファンの性能から通風抵抗、風量等を予測することができる。さらに、発熱体の発熱条件を与えることで、熱解析により、装置各部の温度を予測することもできる。

流体解析モデルは、装置モデルの一部分のみを簡略化した詳細モデルと、装置モデル全体を大幅に簡略化した簡易モデルとに大別できる。簡易モデルは、詳細モデルよりも簡略化された流体解析モデルである。

詳細モデルは、装置モデルの角部の曲線を直角に変更したり、装置モデルからネジやダボを除去したりすることで生成される。詳細モデルを用いて流体解析を行うことで、装置モデルをそのまま用いる場合よりも、解析時間を短縮することができる。

簡易モデルは、装置モデルに含まれる各部品モデルを直方体等の大幅に簡略化された形状に置き換えることで生成される。簡易モデルを用いて流体解析を行うことで、詳細モデルを用いる場合よりも、解析時間をさらに短縮することができる。

板状部品の表面に開口が存在する場合、簡易モデルに含まれる板状部品モデルに対して、ユーザが開口率又は開口面積を設定する。部品モデルの開口率は、その部品モデルの表面積に対する、その部品モデルが有する開口面積の割合を意味する。

装置に含まれる各部品の開口率の目標値は設計時点で決定されるため、設計者は開口率を把握しており、簡易モデルに含まれる部品モデルに対しても同じ開口率を設定することができる。また、設計者以外が流体解析を行う場合は、ユーザが装置モデルの開口の形状と数から開口面積を計算したり、部品モデル間の隙間の形状から開口面積を計算したりすることで、部品モデルの開口率が求められる。

最近では、コンピュータの性能や流体解析ソフトウェアの性能の向上により、詳細モデルを用いて熱流体解析を行う環境が整ってきている。ただし、詳細モデルは、簡易モデルよりも多くの計算リソースを消費するため、多数のパターンで熱流体解析を行う場合、短期間で熱流体解析を行う場合、使用可能な計算リソースが限られている場合等においては、簡易モデルが用いられる。

一方、Statistical Energy Analysis（ＳＥＡ）法による音響解析では、音響解析モデルとしてＳＥＡモデルが生成される。音源の音響パワーを元に、ＳＥＡモデルに含まれるＳＥＡ要素内の損失（内部損失）とＳＥＡ要素間の損失（結合損失）とを計算することで、装置内部のファン等の音源から装置外部へ伝達される音響パワーを予測することができる。

ＳＥＡ法は、装置内の空間部分のモデルである音場要素内に最低１つのモードが存在することを前提とした音響解析方法である。同じ体積であれば高周波ほど多くのモードが存在し、体積が大きいほど多くのモードが存在するため、ＳＥＡ法は、高周波音の予測に向いている。ＳＥＡ法ではある程度体積の大きい音場要素が望ましいため、ＳＥＡモデルとしては、詳細モデルではなく、簡易モデルが用いられる。

ＳＥＡ法以外の音響解析方法として、Finite Element Method（ＦＥＭ）が知られている。ＦＥＭでは詳細モデルのままで音響解析を行うことができるが、高周波においてモードの数が多くなり、メッシュが細かくなる。このため、ＦＥＭは、低周波の音響解析に用いられることが多い。

サブシステムの分割を最適に行う統計的エネルギー解析方法も知られている（例えば、特許文献１を参照）。この統計的エネルギー解析方法では、任意に分割された各サブシステム内の複数点で順次加振され、各加振時に構造物の振動速度が複数点で順次測定される。そして、各サブシステム内で測定された各振動速度から、各自乗振動速度の加算平均値が求められ、隣接するサブシステム間の加算平均値の差が閾値を越えているか否かによりそれぞれ別のサブシステムか同一のサブシステムかが判定される。

解析モデルの作成作業の効率化を図ることができる解析支援プログラムも知られている（例えば、特許文献２を参照）。この解析支援プログラムによれば、対象物に関する設計情報に基づいて、対象物を囲む立体図形と、対象物に含まれる部品群の各々の部品を囲む立体図形とが作成される。そして、対象物を囲む立体図形を区切って分割された複数の要素の中から、各々の部品を囲む立体図形に属する要素が判定され、各々の部品を囲む立体図形に属する要素に基づいて、各々の部品が存在する空間を表す空間モデルが生成される。

射影対象とする部品群を含む射影範囲を容易に設定することができるデータ処理プログラムも知られている（例えば、特許文献３を参照）。音場要素間の結合損失率（ＣＬＦ）を用いたＳＥＡ法も知られている（例えば、非特許文献１及び非特許文献２を参照）。

特開平１１−３３７４０２号公報 特開２０１２−２５２５２２号公報 特開２０１３−１２０４５６号公報

鈴木他、"ＭａｔｌａｂによるＳＥＡ解析簡易ソフトの開発"、日本大学生産工学部第４３回学術講演会、ｐ．４７−５０、２０１０年１２月４日 高橋他、"自動車の音響解析のためのハイブリッドＳＥＡモデルと従来のＳＥＡモデルとの比較−その２．ハイブリッドＳＥＡモデルとの比較−"、日本大学生産工学部第４３回学術講演会、ｐ．５５−５８、２０１０年１２月４日

上述した従来の熱流体解析又は音響解析には、以下のような問題がある。
詳細モデルを用いた熱流体解析は、多くの計算リソースと計算時間を消費する。これに対して、簡易モデルを用いた熱流体解析又は音響解析は、少ない計算リソースと計算時間で解析結果を得ることができる。

しかし、簡易モデルを生成するには経験的知識が用いられることが多く、精度の高い簡易モデルを初心者が生成することは極めて困難である。例えば、板状部品の開口付近に他の部品が接近して配置されている場合、開口付近に何も配置されていない場合と比べて実質開口面積が減少するため、その開口を通過する風量やその開口から放射される音響パワーも減少する。この場合、解析結果における予測誤差を減らすために、簡易モデルに含まれる板状部品モデルの開口率を、設計値よりも小さな値に設定することが望ましい。

また、製造された装置の性能を実測して、実測値と簡易モデルによる予測値とを比較するまでは、簡易モデルの精度が高いか否かは分からない。

なお、かかる問題は、流体解析モデル又は音響解析モデルを用いて装置の熱流体解析又は音響解析を行う場合に限らず、装置を表す解析モデルを用いて他の解析処理を行う場合においても生ずるものである。

１つの側面において、本発明は、開口を有する装置の簡略化された解析モデルを用いた解析処理の精度を向上させることを目的とする。

１つの案では、解析モデル調整プログラムは、以下の処理をコンピュータに実行させる。
（１）コンピュータは、ファンを含む装置を表す第１の解析モデルにおけるファンの動作点を示す第１の属性値と、第１の解析モデルよりも簡略化された第２の解析モデルにおけるファンの動作点を示す第２の属性値とを比較する。
（２）コンピュータは、第１の属性値と第２の属性値とを比較した結果に基づいて、第２の解析モデルの開口率を変更する。

１つの実施形態によれば、開口を有する装置の簡略化された解析モデルを用いた解析処理の精度を向上させることができる。

情報処理装置の機能的構成図である。 解析モデル調整処理のフローチャートである。 情報処理装置の具体例を示す機能的構成図である。 詳細モデル及び簡易モデルを示す図である。 ファンを含む装置の詳細モデルを示す図である。 ファンを含む装置の簡易モデルを示す図である。 ファンの動作特性を示す図である。 風量を用いた解析モデル調整処理のフローチャートである。 解析モデルを示す図である。 解析モデルに対するファンの動作特性を示す図である。 排気側モデルを示す図である。 吸気側モデルを示す図である。 静圧差を示す図である。 静圧を用いた解析モデル調整処理のフローチャートである。 複数の開口を有する簡易モデルを示す図である。 詳細モデルと簡易モデルの風量差を示す図である。 並列に配置されたファンを示す図である。 直列に配置されたファンを示す図である。 板要素と音場要素を示す図である。 ２つの音場要素を示す図である。 音響解析の解析結果を示す図である。 情報処理装置のハードウェア構成図である。

以下、図面を参照しながら、実施形態を詳細に説明する。
図１は、実施形態の情報処理装置（コンピュータ）の機能的構成例を示している。情報処理装置１０１は、記憶部１１１及び変更部１１２を含む。記憶部１１１は、ファンを含む装置を表す解析モデル１２１と、解析モデル１２１よりも簡略化された解析モデル１２２とを記憶する。変更部１１２は、記憶部１１１が記憶する解析モデル１２１及び解析モデル１２２を参照して、解析モデル調整処理を行う。

図２は、図１の情報処理装置１０１が行う解析モデル調整処理の例を示すフローチャートである。まず、変更部１１２は、解析モデル１２１におけるファンの動作点を示す第１の属性値と、解析モデル１２２におけるファンの動作点を示す第２の属性値とを比較する（ステップ２０１）。次に、変更部１１２は、第１の属性値と第２の属性値とを比較した結果に基づいて、解析モデル１２２の開口率を変更する（ステップ２０２）。

図１の情報処理装置１０１によれば、開口を有する装置の簡略化された解析モデルを用いた解析処理の精度を向上させることができる。

図３は、図１の情報処理装置１０１の具体例を示している。図３の情報処理装置１０１は、記憶部１１１、変更部１１２、流体解析部３０１、熱解析部３０２、及び音響解析部３０３を含む。

記憶部１１１は、解析モデル１２１に対応する詳細モデル３１１と、解析モデル１２２に対応する簡易モデル３１２とを記憶する。詳細モデル３１１は、３次元ＣＡＤによる装置モデルよりも簡略化された形状を有する解析モデルであり、複数の部品を表す複数の部品モデルを含む。簡易モデル３１２は、詳細モデル３１１よりもさらに簡略化された形状を有する解析モデルであり、複数の部品モデルを含む。図４（ａ）は、詳細モデル３１１の例を示しており、図４（ｂ）は、簡易モデル３１２の例を示している。

変更部１１２は、解析モデル調整処理を行って簡易モデル３１２の開口率を調整し、流体解析部３０１は、詳細モデル３１１又は簡易モデル３１２を用いた流体解析を行って、装置の形状及びファンの性能から通風抵抗、風量、静圧等を予測する。熱解析部３０２は、簡易モデル３１２を用いた熱解析を行って装置各部の温度を予測し、音響解析部３０３は、簡易モデル３１２を用いた音響解析を行って、装置に含まれるファン等の音源から装置外部へ伝達される音響パワーを予測する。

図５は、ファンを含む装置の詳細モデル３１１の例を示している。図５の詳細モデルは、装置の筐体を表す板状の部品モデル５０１〜部品モデル５０４と、装置内部の構造物を表す板状の部品モデル５０５及び部品モデル５０６と、ファンを表す部品モデル５１１とを含む。部品モデル５０１と部品モデル５０２との間には隙間５１２が存在し、部品モデル５０１には、複数の開口５１３が存在し、部品モデル５０３には、複数の開口５１４が存在する。

図６は、図５の詳細モデルに対応する簡易モデル３１２の例を示している。図６の簡易モデルは、装置の筐体を表す板状の部品モデル６０１〜部品モデル６０４と、装置内部の構造物を表す板状の部品モデル６０５と、ファンを表す部品モデル６１１とを含む。部品モデル６０１及び部品モデル６０３の開口を省略する代わりに、部品モデル６０１及び部品モデル６０３には開口率がそれぞれ設定される。

図７は、ファンの動作特性の例を示している。図７の動作特性は、ファンの風量（Ｑ）と静圧（Ｐ）との関係を表し、ＰＱ特性とも呼ばれる。ファンの動作特性を表す曲線は、ファンのデューティ比や回転数に対応して決まり、静圧が減少するにつれて風量が増加する。

ファンを含む装置の解析モデルが与えられたとき、その解析モデルを用いた流体解析を行うことで、動作特性の曲線上の１点を示す風量及び静圧を求めることができる。このように、解析モデルに応じて決まる曲線上の点は、ファンの動作点と呼ばれ、動作点における風量及び静圧は、動作点風量及び動作点静圧と呼ばれる。詳細モデル３１１と簡易モデル３１２とを比較すると、詳細モデル３１１に基づく動作点の方が、簡易モデル３１２に基づく動作点よりも、実際の装置における動作点に近いと考えられる。

簡易モデル３１２の場合、簡易モデル３１２に含まれる部品モデルの開口率を変化させることで、ファンの動作点を曲線に沿って移動させることができる。したがって、詳細モデル３１１に基づく動作点７０１が分かれば、簡易モデル３１２に基づく動作点７０２が動作点７０１に近づくように、簡易モデル３１２の開口率を変更することで、詳細モデル３１１と同等の精度を持つ簡易モデル３１２を生成することができる。

動作点７０２を動作点７０１に近づけるためには、簡易モデル３１２の開口率を減少させて、動作点風量を減少させればよい（動作点静圧を増加させればよい）。また、動作点７０２を動作点７０１とは逆の方向へ移動させるためには、簡易モデル３１２の開口率を増加させて、動作点風量を増加させればよい（動作点静圧を減少させればよい）。

図８は、ファンの動作点を示す属性値として風量を用いた場合の解析モデル調整処理の具体例を示すフローチャートである。まず、変更部１１２は、詳細モデル３１１を用いた流体解析を流体解析部３０１に対して依頼する（ステップ８０１）。流体解析部３０１は、変更部１１２からの依頼に基づいて、詳細モデル３１１を用いた流体解析を行い、ファンの動作点風量Ｑ１を含む解析結果を記憶部１１１に格納する。そして、変更部１１２は、解析結果から動作点風量Ｑ１を取得する。

次に、変更部１１２は、簡易モデル３１２を用いた流体解析を流体解析部３０１に対して依頼する（ステップ８０２）。流体解析部３０１は、変更部１１２からの依頼に基づいて、簡易モデル３１２を用いた流体解析を行い、ファンの動作点風量Ｑ２を含む解析結果を記憶部１１１に格納する。そして、変更部１１２は、解析結果から動作点風量Ｑ２を取得する。

次に、変更部１１２は、動作点風量Ｑ１と動作点風量Ｑ２との差分の絶対値を閾値ｅ１と比較する（ステップ８０３）。閾値ｅ１としては、十分に小さな値が用いられる。Ｑ１とＱ２の差分の絶対値が閾値ｅ１以上である場合（ステップ８０３，ＮＯ）、変更部１１２は、動作点風量Ｑ１と動作点風量Ｑ２とを比較する（ステップ８０４）。

動作点風量Ｑ１よりも動作点風量Ｑ２の方が小さい場合（ステップ８０４，ＹＥＳ）、変更部１１２は、簡易モデル３１２の開口率を増加させて（ステップ８０５）、ステップ８０２以降の処理を行う。ステップ８０５において、変更部１１２は、開口率を所定値だけ増加させてもよく、所定割合だけ増加させてもよい。

一方、動作点風量Ｑ１よりも動作点風量Ｑ２の方が大きい場合（ステップ８０４，ＮＯ）、変更部１１２は、簡易モデル３１２の開口率を減少させて（ステップ８０６）、ステップ８０２以降の処理を行う。ステップ８０６において、変更部１１２は、開口率を所定値だけ減少させてもよく、所定割合だけ減少させてもよい。

そして、Ｑ１とＱ２の差分の絶対値が閾値ｅ１未満になった場合（ステップ８０３，ＹＥＳ）、変更部１１２は、処理を終了する。

例えば、図５の詳細モデルにおいて、複数の開口５１３の開口面積から部品モデル５０１の開口率が２０％であることが分かった場合、図６の簡易モデルにおいても、部品モデル６０１の開口率が２０％に設定される。しかし、複数の開口５１３に接近して配置された部品モデル５０５の影響により、開口５１３を通過する風量が減少するため、図６の部品モデル６０１の開口率を２０％よりも小さな値に設定することが望ましい。

この場合、変更部１１２は、ステップ８０６の処理を繰り返すことで、部品モデル６０１の開口率を徐々に下げていき、最終的に、図５の詳細モデルに基づく動作点でファンが動作するような開口率（例えば、１６％）に設定することができる。２０％と１６％の差分の４％は、例えば、部品モデル５０５の影響による減少量と隙間５１２の影響による増加量とを含んでいる。増減することで、動作点風量Ｑ２を動作点風量Ｑ１に近づけることができる。

図８の解析モデル調整処理によれば、解析処理の初心者であっても、精度の高い簡易モデルを簡単に生成することができる。精度の高い簡易モデルを用いて流体解析、熱解析、音響解析等を行うことで、詳細モデルを用いた場合よりも少ない計算リソースと計算時間で、同等の解析結果を得ることができる。また、詳細モデルを用いた場合と比較して、一定期間により多数のパターンの解析を行うことが可能になる。

次に、図９から図１３までを参照しながら、図８のステップ８０１及びステップ８０２において、流体解析部３０１が行う流体解析の例について説明する。

図９は、詳細モデル３１１又は簡易モデル３１２に対応する解析モデルの例を示している。図９の解析モデルは、排気ダクト９０１、ファン９０２、及び吸気ダクト９０３の部品モデルを含み、吸気ダクト９０３から排気ダクト９０１へ向かって風が流れる。図１０は、図９の解析モデルに対するファン９０２の動作特性の例を示している。流体解析部３０１は、図９の解析モデルと図１０の動作特性とを用いて、以下の手順でファン９０２の動作点風量を求める。

（１）流体解析部３０１は、図１０の動作特性の曲線１００１から最大静圧２００［Ｐａ］を読み取る。

（２）流体解析部３０１は、図１１のような排気側モデルを生成し、ファン９０２の排気側境界面１１０１の静圧を最大静圧２００［Ｐａ］に設定する。排気ダクト９０１の外部は大気圧であるため、排気ダクト９０１の出口とファン９０２の吸気側境界面１１０２の静圧は０［Ｐａ］に設定される。

次に、流体解析部３０１は、排気側境界面１１０１の静圧２００［Ｐａ］と、排気ダクト９０１の出口の静圧０［Ｐａ］と、排気ダクト９０１の形状とから、流体の運動方程式を用いて、排気ダクト９０１内を流れる風量ＱＥ１［ｍ＾３／ｍｉｎ］を計算する。解析モデルが簡易モデル３１２である場合、排気ダクト９０１の形状には開口率の情報が含まれている。流体の運動方程式としては、例えば、ナビエ・ストークス方程式を用いることができる。

そして、流体解析部３０１は、求めた風量ＱＥ１と図１０の曲線１００１から、風量ＱＥ１に対応する排気側境界面１１０１の静圧１００［Ｐａ］を求める。これにより、排気側境界面１１０１の静圧が２００［Ｐａ］から１００［Ｐａ］に更新される。また、流体解析部３０１は、排気側境界面１１０１の静圧１００［Ｐａ］と吸気側境界面１１０２の静圧０［Ｐａ］とから、静圧差１００［Ｐａ］を求める。

（３）流体解析部３０１は、図１２のような吸気側モデルを生成し、吸気ダクト９０３内を流れる風量をＱＥ１に設定し、吸気ダクト９０３の入口の静圧を０［Ｐａ］に設定する。そして、流体解析部３０１は、吸気ダクト９０３内を流れる風量ＱＥ１と、吸気ダクト９０３の入口の静圧０［Ｐａ］と、吸気ダクト９０３の形状とから、流体の運動方程式を用いて、吸気側境界面１１０２の静圧−５０［Ｐａ］を計算する。解析モデルが簡易モデル３１２である場合、吸気ダクト９０３の形状には開口率の情報が含まれている。

（４）流体解析部３０１は、図１３に示すように、排気側モデルにおける吸気側境界面１１０２の静圧を−５０［Ｐａ］に設定し、静圧−５０［Ｐａ］に対して上記（２）で求めた静圧差１００［Ｐａ］を加算して、排気側境界面１１０１の静圧５０［Ｐａ］を求める。これにより、排気側境界面１１０１の静圧が１００［Ｐａ］から５０［Ｐａ］に更新される。

（５）流体解析部３０１は、排気側境界面１１０１の静圧５０［Ｐａ］と、排気ダクト９０１の出口の静圧０［Ｐａ］と、排気ダクト９０１の形状とから、流体の運動方程式を用いて、排気ダクト９０１内を流れる風量ＱＥ２［ｍ＾３／ｍｉｎ］を計算する。

（６）流体解析部３０１は、風量ＱＥ１と風量ＱＥ２との差分の絶対値を所定の閾値と比較し、ＱＥ１とＱＥ２の差分の絶対値が所定の閾値よりも小さくなるまで、上記（２）〜上記（５）の計算を繰り返す。そして、流体解析部３０１は、ＱＥ１とＱＥ２の差分の絶対値が所定の閾値よりも小さくなったときの風量ＱＥ２を、ファン９０２の動作点風量に決定する。

図１４は、ファンの動作点を示す属性値として静圧を用いた場合の解析モデル調整処理の具体例を示すフローチャートである。まず、変更部１１２は、詳細モデル３１１を用いた流体解析を流体解析部３０１に対して依頼する（ステップ１４０１）。流体解析部３０１は、変更部１１２からの依頼に基づいて、詳細モデル３１１を用いた流体解析を行い、ファンの動作点静圧Ｐ１を含む解析結果を記憶部１１１に格納する。そして、変更部１１２は、解析結果から動作点静圧Ｐ１を取得する。

次に、変更部１１２は、簡易モデル３１２を用いた流体解析を流体解析部３０１に対して依頼する（ステップ１４０２）。流体解析部３０１は、変更部１１２からの依頼に基づいて、簡易モデル３１２を用いた流体解析を行い、ファンの動作点静圧Ｐ２を含む解析結果を記憶部１１１に格納する。そして、変更部１１２は、解析結果から動作点静圧Ｐ２を取得する。

ステップ１４０１及びステップ１４０２において、流体解析部３０１は、例えば、図９の解析モデルと図１０の動作特性とを用いて、上記（１）〜上記（６）と同様の手順でファン９０２の動作点静圧を求めることができる。

次に、変更部１１２は、動作点静圧Ｐ１と動作点静圧Ｐ２との差分の絶対値を閾値ｅ２と比較する（ステップ１４０３）。閾値ｅ２としては、十分に小さな値が用いられる。Ｐ１とＰ２の差分の絶対値が閾値ｅ２以上である場合（ステップ１４０３，ＮＯ）、変更部１１２は、動作点静圧Ｐ１と動作点静圧Ｐ２とを比較する（ステップ１４０４）。

動作点静圧Ｐ１よりも動作点静圧Ｐ２の方が小さい場合（ステップ１４０４，ＹＥＳ）、変更部１１２は、簡易モデル３１２の開口率を減少させて（ステップ１４０５）、ステップ１４０２以降の処理を行う。ステップ１４０５において、変更部１１２は、開口率を所定値だけ減少させてもよく、所定割合だけ減少させてもよい。

一方、動作点静圧Ｐ１よりも動作点静圧Ｐ２の方が大きい場合（ステップ１４０４，ＮＯ）、変更部１１２は、簡易モデル３１２の開口率を増加させて（ステップ１４０６）、ステップ１４０２以降の処理を行う。ステップ１４０６において、変更部１１２は、開口率を所定値だけ増加させてもよく、所定割合だけ増加させてもよい。

そして、Ｐ１とＰ２の差分の絶対値が閾値ｅ２未満になった場合（ステップ１４０３，ＹＥＳ）、変更部１１２は、処理を終了する。

図１４の解析モデル調整処理によれば、図８の解析モデル調整処理と同様に、解析処理の初心者であっても、精度の高い簡易モデルを簡単に生成することができる。

図８及び図１４の解析モデル調整処理において、ファンが配置されている通風路上に複数の開口が存在する場合、変更部１１２は、それらの開口の開口率を一律同じ値又は同じ割合だけ増減してもよい。また、変更部１１２は、詳細モデルに含まれる各開口における風量と、簡易モデルに含まれる各開口における風量との差分を比較し、その差分に応じて各開口の開口率の増減値を変更してもよい。

図１５は、複数の開口を有する簡易モデルの例を示している。図１５の簡易モデルは、部品モデル１５０１〜部品モデル１５０３を含み、部品モデル１５０３は、ファンを表している。部品モデル１５０１は、吸気口１５１１を有し、部品モデル１５０２は、排気口１５１２及び排気口１５１３を有する。

図１６は、図１５の簡易モデルを用いた流体解析により得られる各開口の風量と、詳細モデルを用いた流体解析により得られる各開口の風量とを示している。吸気口１５１１の詳細モデルの風量は５．５［ｍ＾３／ｍｉｎ］であり、簡易モデルの風量は４．２［ｍ＾３／ｍｉｎ］であり、風量差は１．３［ｍ＾３／ｍｉｎ］である。

一方、排気口１５１２の詳細モデルの風量は３．０［ｍ＾３／ｍｉｎ］であり、簡易モデルの風量は２．０［ｍ＾３／ｍｉｎ］であり、風量差は１．０［ｍ＾３／ｍｉｎ］である。排気口１５１３の詳細モデルの風量は２．５［ｍ＾３／ｍｉｎ］であり、簡易モデルの風量は２．２［ｍ＾３／ｍｉｎ］であり、風量差は０．３［ｍ＾３／ｍｉｎ］である。

この場合、図８のステップ８０５において、変更部１１２は、各開口の開口率を、各開口の風量差に比例した割合だけ増加させることができる。これにより、吸気口１５１１、排気口１５１２、及び排気口１５１３の開口率が、例えば、１．３％、１％、及び０．３％だけそれぞれ増加する。

このように、各開口における詳細モデルと簡易モデルの風量差に応じて各開口の開口率の増減値を変更することで、風量差の大きな開口の開口率が大きく変化し、開口率を変更した後の解析結果において、すべての開口の風量差が互いに近い値になる。このため、図８のステップ８０２〜ステップ８０６の繰り返し回数が減少して、ステップ８０３の判定結果がＹＥＳになるまでの収束時間が短縮される。

図８の解析モデル調整処理の代わりに図１４の解析モデル調整処理を用いた場合も、同様にして、各開口における詳細モデルと簡易モデルの風量差に応じて各開口の開口率の増減値を変更することができる。

複数のファンが並列に配置されている場合、変更部１１２は、それらのファンの動作点風量の和を図８の動作点風量Ｑ１又は動作点風量Ｑ２として用いて、解析モデル調整処理を行うことができる。

図１７は、２つのファンが並列に配置された簡易モデルの例を示している。ファン１７０１とファン１７０２とが並列に配置されている場合、それらのファンの動作点風量の和が詳細モデルと簡易モデルとで同じになるように、簡易モデルの開口率が調整される。３つ以上のファンが並列に配置されている場合も同様である。

一方、複数のファンが直列に配置されている場合、変更部１１２は、それらのファンの動作点静圧の和を図１４の動作点静圧Ｐ１又は動作点静圧Ｐ２として用いて、解析モデル調整処理を行うことができる。

図１８は、２つのファンが直列に配置された簡易モデルの例を示している。ファン１８０１とファン１８０２とが直列に配置されている場合、それらのファンの動作点静圧の和が詳細モデルと簡易モデルとで同じになるように、簡易モデルの開口率が調整される。３つ以上のファンが直列に配置されている場合も同様である。

次に、図１９から図２１までを参照しながら、音響解析部３０３が行う音響解析の例について説明する。音響解析部３０３は、解析モデル調整処理により調整された簡易モデル３１２を元にＳＥＡモデルを生成し、ＳＥＡモデルを用いて音響解析を行う。

まず、音響解析部３０３は、特許文献２に記載された方法等を用いて、簡易モデル３１２からＳＥＡモデルを生成する。ＳＥＡモデルは、ＳＥＡ要素を組み合わせることで生成され、ＳＥＡ要素の形状は、直方体、又は複数の直方体が連結した形状である。簡易モデル３１２内で部品モデルが存在する位置に生成されたＳＥＡ要素には、部品モデルの名称（部品名）と属性情報（開口率、材質、厚み等）とが付与され、部品モデルが存在しない空間部分に生成されたＳＥＡ要素には、ＳＰＡＣＥ等の名称が付与される。

図１９は、ＳＥＡ要素の一種である板要素と音場要素の例を示している。図１９（ａ）の板要素１９０１〜板要素１９０３は、直方体の空間を囲む板を表し、図１９（ｂ）の音場要素１９１１は、板要素１９０１〜板要素１９０３により囲まれた直方体の空間を表す。

図２０は、隣接する２つの音場要素の例を示している。音場要素２００１と音場要素２００２とは、複数の開口を有する板要素２００３を介して隣接している。このとき、音場要素２００１と音場要素２００２との間の結合損失率η₁₂は、次式で与えられる。

η₁₂＝（ｃ_VＳ_C／４ωＶ）τ_rp （１）
τ_rp＝τ_plate+Ｒτ_air （２）

式（１）及び式（２）の各変数は、以下の物理量を表している。
ｃ_V：音速［ｍ／ｓ］
Ｓ_C：板要素２００３の面積［ｍ＾２］
ω：角周波数［ｒａｄ／ｓ］
Ｖ：音場２００１の体積［ｍ＾３］
τ_rp：板要素２００３の平均透過率
τ_plate：板要素２００３の透過率
τ_air：空気の透過率（１．０）
Ｒ：板要素２００３の開口率

板要素２００３の開口率Ｒとしては、簡易モデル３１２内で板要素２００３に対応する位置に存在する部品モデルの開口率が設定される。したがって、簡易モデル３１２の開口率を用いて、式（１）及び式（２）により結合損失率η₁₂を計算することができる。

非特許文献１及び非特許文献２に開示されているように、ファン等の音源の音響パワーを元に、結合損失率η₁₂に基づいて音場要素間の結合損失を順に計算していくことで、音源から装置外部へ伝達される音響パワーを求めることができる。そこで、音響解析部３０３は、式（１）及び式（２）により周波数毎の結合損失率η₁₂を計算し、結合損失率η₁₂を用いて装置外部へ伝達される周波数毎の音響パワーを求め、求めた音響パワーを解析結果として記憶部１１１に格納する。

このように、調整された簡易モデル３１２の開口率をＳＥＡモデルの開口率として用いることで、ＳＥＡモデルの開口率を適切に設定することができ、音響解析の解析精度が向上する。

図２１は、音響解析の解析結果の例を示している。図２１の解析結果は、装置外部へ伝達される周波数毎の音響パワーレベルを示している。折れ線２１０１は、装置を用いて測定した音響パワーレベルの実測値を表す。折れ線２１０２は、調整前の簡易モデル３１２の開口率を用いて予測した音響パワーレベルの予測値を表し、折れ線２１０３は、調整された簡易モデル３１２の開口率を用いて予測した音響パワーレベルの予測値を表す。折れ線２１０２よりも折れ線２１０３の方が実測値の折れ線２１０１に近づいているため、開口率を調整することで解析精度が改善されていることが分かる。

図１及び図３の情報処理装置１０１の構成は一例に過ぎず、情報処理装置１０１の用途や条件に応じて、一部の構成要素を省略又は変更してもよい。例えば、別の情報処理装置が解析処理を行う場合は、図３の流体解析部３０１、熱解析部３０２、及び音響解析部３０３を省略することができる。情報処理装置１０１は、簡易モデル３１２を用いて、流体解析、熱解析、及び音響解析以外の他の解析処理を行ってもよい。

図２、図８、及び図１４のフローチャートは一例に過ぎず、情報処理装置１０１の構成や条件に応じて一部の処理を省略又は変更してもよい。例えば、図２のステップ２０２において、変更部１１２は、解析モデル１２２の開口率を直接変更する代わりに、開口面積を変更することで間接的に開口率を変更してもよい。

また、図８のステップ８０５及びステップ８０６、又は図１４のステップ１４０５及びステップ１４０６において、変更部１１２は、簡易モデル３１２の開口率を直接変更する代わりに、開口面積を変更することで間接的に開口率を変更してもよい。

図４（ａ）及び図５の詳細モデル、図４（ｂ）、図６、図１５、図１７、及び図１８の簡易モデル、図９の解析モデル、及び図１９及び図２０の板要素及び音場要素は一例に過ぎず、情報処理装置１０１の構成や条件に応じて、別のモデルを用いてもよい。また、図７及び図１０の動作特性、図１６の各開口の風量、及び図２１の解析結果は一例に過ぎず、別のデータを用いてもよい。式（１）及び式（２）は一例に過ぎず、別の計算式により結合損失率を計算してもよい。

図２２は、図１及び図３の情報処理装置１０１のハードウェア構成例を示している。図２２の情報処理装置は、ＣＰＵ２２０１、メモリ２２０２、入力装置２２０３、出力装置２２０４、補助記憶装置２２０５、媒体駆動装置２２０６、及びネットワーク接続装置２２０７を備える。これらの構成要素はバス２２０８により互いに接続されている。

メモリ２２０２は、例えば、Read Only Memory（ＲＯＭ）、Random Access Memory（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ等の半導体メモリであり、処理に用いられるプログラム及びデータを格納する。メモリ２２０２は、図１及び図３の記憶部１１１として用いることができる。

ＣＰＵ２２０１（プロセッサ）は、例えば、メモリ２２０２を利用してプログラムを実行することにより、図１及び図３の変更部１１２、流体解析部３０１、熱解析部３０２、及び音響解析部３０３として動作する。

入力装置２２０３は、例えば、キーボード、ポインティングデバイス等であり、オペレータ又はユーザからの指示や情報の入力に用いられる。出力装置２２０４は、例えば、表示装置、プリンタ、スピーカ等であり、オペレータ又はユーザへの問い合わせ又は指示、及び処理結果の出力に用いられる。処理結果は、調整された簡易モデル３１２であってもよく、流体解析、熱解析、又は音響解析の解析結果であってもよい。

補助記憶装置２２０５は、例えば、磁気ディスク装置、光ディスク装置、光磁気ディスク装置、テープ装置等である。補助記憶装置２２０５は、ハードディスクドライブ又はフラッシュメモリであってもよい。情報処理装置は、補助記憶装置２２０５にプログラム及びデータを格納しておき、それらをメモリ２２０２にロードして使用することができる。補助記憶装置２２０５は、図１及び図３の記憶部１１１として用いることができる。

媒体駆動装置２２０６は、可搬型記録媒体２２０９を駆動し、その記録内容にアクセスする。可搬型記録媒体２２０９は、メモリデバイス、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク等である。可搬型記録媒体２２０９は、Compact Disk Read Only Memory（ＣＤ−ＲＯＭ）、Digital Versatile Disk（ＤＶＤ）、Universal Serial Bus（ＵＳＢ）メモリ等であってもよい。オペレータ又はユーザは、この可搬型記録媒体２２０９にプログラム及びデータを格納しておき、それらをメモリ２２０２にロードして使用することができる。

このように、処理に用いられるプログラム及びデータを格納するコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、メモリ２２０２、補助記憶装置２２０５、又は可搬型記録媒体２２０９のような、物理的な（非一時的な）記録媒体である。

ネットワーク接続装置２２０７は、Local Area Network、Wide Area Network等の通信ネットワークに接続され、通信に伴うデータ変換を行う通信インタフェースである。情報処理装置は、プログラム及びデータを外部の装置からネットワーク接続装置２２０７を介して受け取り、それらをメモリ２２０２にロードして使用することができる。

情報処理装置は、ネットワーク接続装置２２０７を介して、ユーザ端末から処理要求を受信し、解析モデル調整処理を行って、調整された簡易モデル３１２をユーザ端末へ送信することもできる。

なお、情報処理装置が図２２のすべての構成要素を含む必要はなく、用途や条件に応じて一部の構成要素を省略することも可能である。例えば、情報処理装置がユーザ端末から通信ネットワーク経由で処理要求を受信する場合は、入力装置２２０３及び出力装置２２０４を省略してもよい。また、可搬型記録媒体２２０９又は通信ネットワークを利用しない場合は、媒体駆動装置２２０６又はネットワーク接続装置２２０７を省略してもよい。

情報処理装置がスマートフォンのような通話機能を有する携帯端末である場合、マイク及びスピーカのような通話用の装置を含んでいてもよく、カメラのような撮像装置を含んでいてもよい。

開示の実施形態とその利点について詳しく説明したが、当業者は、特許請求の範囲に明確に記載した本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更、追加、省略をすることができるであろう。

図１乃至図２２を参照しながら説明した実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
ファンを含む装置を表す第１の解析モデルにおける前記ファンの動作点を示す第１の属性値と、前記第１の解析モデルよりも簡略化された第２の解析モデルにおける前記ファンの動作点を示す第２の属性値とを比較し、
前記第１の属性値と前記第２の属性値とを比較した結果に基づいて、前記第２の解析モデルの開口率を変更する、
処理をコンピュータに実行させる解析モデル調整プログラム。
（付記２）
前記コンピュータは、前記第２の解析モデルに含まれる複数の開口の各々における風量と、前記第２の解析モデルに含まれる複数の開口に対応する前記第１の解析モデルに含まれる複数の開口の各々における風量との差分に応じて、前記第２の解析モデルに含まれる前記複数の開口の開口率を変更することを特徴とする付記１記載の解析モデル調整プログラム。
（付記３）
前記第１の属性値は、前記第１の解析モデルにおける前記ファンの動作点を示す風量であり、
前記第２の属性値は、前記第２の解析モデルにおける前記ファンの動作点を示す風量であり、
前記コンピュータは、前記第１の属性値よりも前記第２の属性値の方が小さい場合、前記第２の解析モデルの開口率を増加させ、前記第１の属性値よりも前記第２の属性値の方が大きい場合、前記第２の解析モデルの開口率を減少させることを特徴とする付記１又は２記載の解析モデル調整プログラム。
（付記４）
前記ファンを含む装置は、前記ファンである第１のファンと、前記第１のファンと並列に配置された第２のファンとを含み、
前記第１の属性値は、前記第１の解析モデルにおける前記第１のファンの動作点を示す風量と前記第１の解析モデルにおける前記第２のファンの動作点を示す風量との和であり、
前記第２の属性値は、前記第２の解析モデルにおける前記第１のファンの動作点を示す風量と前記第２の解析モデルにおける前記第２のファンの動作点を示す風量との和であることを特徴とする付記３記載の解析モデル調整プログラム。
（付記５）
前記第１の属性値は、前記第１の解析モデルにおける前記ファンの動作点を示す静圧であり、
前記第２の属性値は、前記第２の解析モデルにおける前記ファンの動作点を示す静圧であり、
前記コンピュータは、前記第１の属性値よりも前記第２の属性値の方が小さい場合、前記第２の解析モデルの開口率を減少させ、前記第１の属性値よりも前記第２の属性値の方が大きい場合、前記第２の解析モデルの開口率を増加させることを特徴とする付記１又は２記載の解析モデル調整プログラム。
（付記６）
前記ファンを含む装置は、前記ファンである第１のファンと、前記第１のファンと直列に配置された第２のファンとを含み、
前記第１の属性値は、前記第１の解析モデルにおける前記第１のファンの動作点を示す静圧と前記第１の解析モデルにおける前記第２のファンの動作点を示す静圧との和であり、
前記第２の属性値は、前記第２の解析モデルにおける前記第１のファンの動作点を示す静圧と前記第２の解析モデルにおける前記第２のファンの動作点を示す静圧との和であることを特徴とする付記５記載の解析モデル調整プログラム。
（付記７）
ファンを含む装置を表す第１の解析モデルと、前記第１の解析モデルよりも簡略化された第２の解析モデルとを記憶する記憶部と、
前記第１の解析モデルにおける前記ファンの動作点を示す第１の属性値と、前記第２の解析モデルにおける前記ファンの動作点を示す第２の属性値とを比較した結果に基づいて、前記第２の解析モデルの開口率を変更する変更部と、
を備えることを特徴とする情報処理装置。
（付記８）
前記変更部は、前記第２の解析モデルに含まれる複数の開口の各々における風量と、前記第２の解析モデルに含まれる複数の開口に対応する前記第１の解析モデルに含まれる複数の開口の各々における風量との差分に応じて、前記第２の解析モデルに含まれる前記複数の開口の開口率を変更することを特徴とする付記７記載の情報処理装置。
（付記９）
前記第１の属性値は、前記第１の解析モデルにおける前記ファンの動作点を示す風量であり、
前記第２の属性値は、前記第２の解析モデルにおける前記ファンの動作点を示す風量であり、
前記変更部は、前記第１の属性値よりも前記第２の属性値の方が小さい場合、前記第２の解析モデルの開口率を増加させ、前記第１の属性値よりも前記第２の属性値の方が大きい場合、前記第２の解析モデルの開口率を減少させることを特徴とする付記７又は８記載の情報処理装置。
（付記１０）
前記第１の属性値は、前記第１の解析モデルにおける前記ファンの動作点を示す静圧であり、
前記第２の属性値は、前記第２の解析モデルにおける前記ファンの動作点を示す静圧であり、
前記変更部は、前記第１の属性値よりも前記第２の属性値の方が小さい場合、前記第２の解析モデルの開口率を減少させ、前記第１の属性値よりも前記第２の属性値の方が大きい場合、前記第２の解析モデルの開口率を増加させることを特徴とする付記７又は８記載の情報処理装置。
（付記１１）
コンピュータが、
ファンを含む装置を表す第１の解析モデルにおける前記ファンの動作点を示す第１の属性値と、前記第１の解析モデルよりも簡略化された第２の解析モデルにおける前記ファンの動作点を示す第２の属性値とを比較し、
前記第１の属性値と前記第２の属性値とを比較した結果に基づいて、前記第２の解析モデルの開口率を変更する、
ことを特徴とする解析モデル調整方法。
（付記１２）
前記コンピュータは、前記第２の解析モデルに含まれる複数の開口の各々における風量と、前記第２の解析モデルに含まれる複数の開口に対応する前記第１の解析モデルに含まれる複数の開口の各々における風量との差分に応じて、前記第２の解析モデルに含まれる前記複数の開口の開口率を変更することを特徴とする付記１１記載の解析モデル調整方法。
（付記１３）
前記第１の属性値は、前記第１の解析モデルにおける前記ファンの動作点を示す風量であり、
前記第２の属性値は、前記第２の解析モデルにおける前記ファンの動作点を示す風量であり、
前記コンピュータは、前記第１の属性値よりも前記第２の属性値の方が小さい場合、前記第２の解析モデルの開口率を増加させ、前記第１の属性値よりも前記第２の属性値の方が大きい場合、前記第２の解析モデルの開口率を減少させることを特徴とする付記１１又は１２記載の解析モデル調整方法。
（付記１４）
前記第１の属性値は、前記第１の解析モデルにおける前記ファンの動作点を示す静圧であり、
前記第２の属性値は、前記第２の解析モデルにおける前記ファンの動作点を示す静圧であり、
前記コンピュータは、前記第１の属性値よりも前記第２の属性値の方が小さい場合、前記第２の解析モデルの開口率を減少させ、前記第１の属性値よりも前記第２の属性値の方が大きい場合、前記第２の解析モデルの開口率を増加させることを特徴とする付記１１又は１２記載の解析モデル調整方法。

１０１ 情報処理装置
１１１ 記憶部
１１２ 変更部
１２１、１２２ 解析モデル
３０１ 流体解析部
３０２ 熱解析部
３０３ 音響解析部
３１１ 詳細モデル
３１２ 簡易モデル
５０１〜５０６、５１１、６０１〜６０５、６１１、１５０１〜１５０３ 部品モデル
５１２ 隙間
５１３、５１４ 開口
７０１、７０２ 動作点
９０１ 排気ダクト
９０２、１７０１、１７０２、１８０１、１８０２ ファン
９０３ 吸気ダクト
１００１ 曲線
１１０１ 排気側境界面
１１０２ 吸気側境界面
１５１１ 吸気口
１５１２、１５１３ 排気口
１９０１〜１９０３、２００３ 板要素
１９１１、２００１、２００２ 音場要素
２１０１〜２１０３ 折れ線
２２０１ ＣＰＵ
２２０２ メモリ
２２０３ 入力装置
２２０４ 出力装置
２２０５ 補助記憶装置
２２０６ 媒体駆動装置
２２０７ ネットワーク接続装置
２２０８ バス
２２０９ 可搬型記録媒体

Claims (8)

1. ファンを含む装置を表す第１の解析モデルにおける前記ファンの動作点を示す第１の属性値と、前記第１の解析モデルよりも簡略化された第２の解析モデルにおける前記ファンの動作点を示す第２の属性値とを比較し、
   前記第１の属性値と前記第２の属性値とを比較した結果に基づいて、前記第２の解析モデルの開口率を変更する、
   処理をコンピュータに実行させる解析モデル調整プログラム。
2. 前記コンピュータは、前記第２の解析モデルに含まれる複数の開口の各々における風量と、前記第２の解析モデルに含まれる複数の開口に対応する前記第１の解析モデルに含まれる複数の開口の各々における風量との差分に応じて、前記第２の解析モデルに含まれる前記複数の開口の開口率を変更することを特徴とする請求項１記載の解析モデル調整プログラム。
3. 前記第１の属性値は、前記第１の解析モデルにおける前記ファンの動作点を示す風量であり、
   前記第２の属性値は、前記第２の解析モデルにおける前記ファンの動作点を示す風量であり、
   前記コンピュータは、前記第１の属性値よりも前記第２の属性値の方が小さい場合、前記第２の解析モデルの開口率を増加させ、前記第１の属性値よりも前記第２の属性値の方が大きい場合、前記第２の解析モデルの開口率を減少させることを特徴とする請求項１又は２記載の解析モデル調整プログラム。
4. 前記ファンを含む装置は、前記ファンである第１のファンと、前記第１のファンと並列に配置された第２のファンとを含み、
   前記第１の属性値は、前記第１の解析モデルにおける前記第１のファンの動作点を示す風量と前記第１の解析モデルにおける前記第２のファンの動作点を示す風量との和であり、
   前記第２の属性値は、前記第２の解析モデルにおける前記第１のファンの動作点を示す風量と前記第２の解析モデルにおける前記第２のファンの動作点を示す風量との和であることを特徴とする請求項３記載の解析モデル調整プログラム。
5. 前記第１の属性値は、前記第１の解析モデルにおける前記ファンの動作点を示す静圧であり、
   前記第２の属性値は、前記第２の解析モデルにおける前記ファンの動作点を示す静圧であり、
   前記コンピュータは、前記第１の属性値よりも前記第２の属性値の方が小さい場合、前記第２の解析モデルの開口率を減少させ、前記第１の属性値よりも前記第２の属性値の方が大きい場合、前記第２の解析モデルの開口率を増加させることを特徴とする請求項１又は２記載の解析モデル調整プログラム。
6. 前記ファンを含む装置は、前記ファンである第１のファンと、前記第１のファンと直列に配置された第２のファンとを含み、
   前記第１の属性値は、前記第１の解析モデルにおける前記第１のファンの動作点を示す静圧と前記第１の解析モデルにおける前記第２のファンの動作点を示す静圧との和であり、
   前記第２の属性値は、前記第２の解析モデルにおける前記第１のファンの動作点を示す静圧と前記第２の解析モデルにおける前記第２のファンの動作点を示す静圧との和であることを特徴とする請求項５記載の解析モデル調整プログラム。
7. ファンを含む装置を表す第１の解析モデルと、前記第１の解析モデルよりも簡略化された第２の解析モデルとを記憶する記憶部と、
   前記第１の解析モデルにおける前記ファンの動作点を示す第１の属性値と、前記第２の解析モデルにおける前記ファンの動作点を示す第２の属性値とを比較した結果に基づいて、前記第２の解析モデルの開口率を変更する変更部と、
   を備えることを特徴とする情報処理装置。
8. コンピュータが、
   ファンを含む装置を表す第１の解析モデルにおける前記ファンの動作点を示す第１の属性値と、前記第１の解析モデルよりも簡略化された第２の解析モデルにおける前記ファンの動作点を示す第２の属性値とを比較し、
   前記第１の属性値と前記第２の属性値とを比較した結果に基づいて、前記第２の解析モデルの開口率を変更する、
   ことを特徴とする解析モデル調整方法。

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