JP7042562B2 - 非圧縮過渡および定常状態ナビエ-ストークス方程式のための最適圧力射影法 - Google Patents
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Description
un+1=un-J-1Gδp*
pn+1=pn+δp* (3.d)
のように漸進させられる。
Jδu*=Rhsδu
DJ-1Gδp*=D(un+δu*) (4.0)
un+1=un-J-1Gδp*
pn+1=pn+δp*
式(4.0)は、正確であるが、しかしながら、式(4.0)を解くためには、速度補正が解かれた後であっても、ヤコビ行列の逆行列J-1を保持することが必要であり、Jは、式(2.a)によって与えられる。これは、問題であり、その理由は、ヤコビ行列の逆行列を計算し、記憶することが、連立方程式(4.0)全体の解法を複雑にし、特に、圧力補正ポアソン方程式を複雑にするからである。実際には、ヤコビ行列の逆行列を計算し、記憶することは、ほぼ不可能であり、その理由は、そのような計算は、きわめて時間がかかり、解の記憶は、大量のコンピュータリソースを利用するからである。
J-1=(DiagJ)-1 (6.0)
と近似されることができることを仮定して、使用される。式(6.0)の式(4.0)への代入、および以下で説明される過小緩和係数の導入が、式(6.1)を産出し、それが、SIMPLE法において使用される。
Jδu*=Rhsδu (7.0)
DGδp*=D(un+δu*) (7.1)
un+1=un-Gδp* (7.2)
pn+1=pn+Mδp* (7.3)
式(7.0)ないし式(7.3)によって表現される連立方程式を解く、実世界のシステムをシミュレートするための方法を実施することによって、本発明の実施形態は、メッシュ解像度が増加するにつれてSIMPLE法が経験する収束の悪化を、圧力ポアソン方程式(7.1)および速度更新方程式(7.2)から逆ヤコビアンを取り除くことによって、補正する。最終圧力補正更新方程式(7.3)だけが、中間圧力補正(δp*)に対する作用素Mの明示的な評価を必要とし、このヤコビアン作用素は、運動量方程式(7.0)において使用される項のすべてを含む。完全なヤコビアンJに近似的に等しいと仮定される、Mを使用することによって、本発明の実施形態によって、実世界のシステムをシミュレートするために、連立方程式を解く際の収束レートが、向上させられる。
J=An-Kn (7.5)
によって与えられる。
J-1G=GM-1
次に、ステップ334において、M行列が、連立方程式に代入され、
Jδu*=Rhsδu
DGδp*=D(un+δu*)
un+1=un-Gδp*
pn+1=pn+Mδp*
ステップ338において決定された方程式は、次に、実世界のシステムのシミュレーションを生成するために使用されることができる。
Claims (18)
- 実世界のシステムをシミュレートするコンピュータ実施方法であって、
1または複数のプロセッサを使用して、
実世界のシステムを表す時間依存の連立方程式を生成するステップであって、前記時間依存の連立方程式は、定義された制約を有する、該ステップと、
前記実世界のシステムの物理的性質の近似を表す行列を使用して、前記制約を前記時間依存の連立方程式から分離するステップであって、前記分離は、前記制約を表す第1の連立方程式と、前記実世界のシステムの物理的性質を表す第2の連立方程式とを生成する、該ステップと、
前記生成された第1の連立方程式および前記生成された第2の連立方程式を自動的に解くステップであって、前記生成された第1の連立方程式および前記生成された第2の連立方程式を解くことは、前記実世界のシステムの物理的性質の近似を表す前記行列の逆行列を決定することなく実行される、該ステップと、
前記生成された第1の連立方程式および第2の連立方程式を解いた結果を使用して、前記実世界のシステムのシミュレーションを生成することによって、前記実世界のシステムを自動的にシミュレートするステップと
を含むことを特徴とするコンピュータ実施方法。 - 前記シミュレーションは、数値流体力学(CFD)シミュレーションであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記CFDシミュレーションは、定常状態シミュレーションまたは過渡シミュレーションであることを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記制約は、前記実世界のシステムにおける流体の非圧縮性であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記シミュレーションの結果を使用して、前記実世界のシステムの設計を改善するステップ
をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記生成された時間依存の連立方程式は、ナビエ-ストークス方程式であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記実世界のシステムの物理的性質の近似を表す前記行列は、前記制約を表す行列と交換可能であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記実世界のシステムの前記物理的性質は、運動であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 実世界のシステムをシミュレートするためのコンピュータシステムであって、
プロセッサと、
コンピュータコード命令がその上に記憶されたメモリとを備え、前記プロセッサおよび前記メモリは、その上の前記コンピュータコード命令を用いて、
実世界のシステムを表す時間依存の連立方程式を生成することであって、前記時間依存の連立方程式は、定義された制約を有する、該生成することと、
前記実世界のシステムの物理的性質の近似を表す行列を使用して、前記制約を前記時間依存の連立方程式から分離することであって、前記分離は、前記制約を表す第1の連立方程式と、前記実世界のシステムの物理的性質を表す第2の連立方程式とを生成する、該分離することと、
前記生成された第1の連立方程式および前記生成された第2の連立方程式を自動的に解くことであって、前記生成された第1の連立方程式および前記生成された第2の連立方程式を解くことは、前記実世界のシステムの物理的性質の近似を表す前記行列の逆行列を決定することなく実行される、該解くことと、
前記生成された第1の連立方程式および第2の連立方程式を解いた結果を使用して、前記実世界のシステムのシミュレーションを生成することによって、前記実世界のシステムを自動的にシミュレートすることと
を、前記システムに行わせるように構成されたことを特徴とするコンピュータシステム。 - 前記シミュレーションは、数値流体力学(CFD)シミュレーションであることを特徴とする請求項9に記載のシステム。
- 前記CFDシミュレーションは、定常状態シミュレーションまたは過渡シミュレーションであることを特徴とする請求項10に記載のシステム。
- 前記制約は、前記実世界のシステムにおける流体の非圧縮性であることを特徴とする請求項9に記載のシステム。
- 前記プロセッサおよび前記メモリは、前記コンピュータコード命令を用いて、
前記シミュレーションの結果を使用して、前記実世界のシステムの設計を改善すること
を前記システムに行わせるようにさらに構成されたことを特徴とする請求項9に記載のシステム。 - 前記生成された時間依存の連立方程式は、ナビエ-ストークス方程式であることを特徴とする請求項9に記載のシステム。
- 前記実世界のシステムの物理的性質の近似を表す前記行列は、前記制約を表す行列と交換可能であることを特徴とする請求項9に記載のシステム。
- 前記実世界のシステムの前記物理的性質は、運動であることを特徴とする請求項9に記載のシステム。
- コンピュータに、請求項1ないし8のいずれか1つに記載のコンピュータ実施方法を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
- 請求項17記載のコンピュータプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。
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