JP7086483B2 - シミュレーション方法、シミュレーション装置及びプログラム - Google Patents
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Description
流出入界面を持つ流れ場を解析領域とし、流れ場内の流体を複数の粒子の集合体として分子動力学法を用いてシミュレーションする方法であって、
前記流出入界面に、境界領域を介して熱浴を接続し、前記熱浴と前記境界領域との間、及び前記境界領域と前記解析領域との間で粒子の移動を許容した解析モデルにおいて、
前記流出入界面における圧力目標値を取得し、
粒子の状態が時間発展したときに前記境界領域内の圧力が前記圧力目標値に維持されるように、前記熱浴内の圧力を制御するシミュレーション方法が提供される。
図4は、流出入界面21(図2)における圧力制御の手順を示すフローチャートである。まず、境界領域30内の圧力を計算する(ステップS41)。境界領域30内の圧力は、例えばビリアル定理を用いて計算することができる。
図5Aは、第1熱浴31内の圧力制御(図4のステップS45)の手順を示すフローチャートである。ステップSA4で算出された圧力(粒子50の次状態における圧力)と圧力の目標値との比較結果に基づいて、第1熱浴31及び第2熱浴40に対して追加または除去する粒子50の数を算出する(ステップS451)。
本願発明者による種々のシミュレーション実験によると、圧力を調整するために粒子50の追加を行っている第1熱浴31と、解析領域20とを直接接続すると、両者の界面において圧力が不連続に変化する現象が発生し得ることがわかった。両者の界面で圧力が不連続に変化すると、第1熱浴31内の圧力が圧力目標値P1oに維持されていても、流出入界面21から見て解析領域20側の微小な領域内の圧力が圧力目標値P1oからずれてしまう。
上記実施例では、四角柱状の解析領域20の両端の流出入界面21、22(図2)に圧力境界条件を適用しているが、その他の面にも圧力境界条件を適用することが可能である。また、上記実施例では、流れ場の上流側の流出入界面21に境界領域30を接続したが、下流側の流出入界面22に境界領域30を接続してもよい。
第2実施例では、圧力境界条件が適用されている流出入界面21における圧力目標値P1oが面内で一様ではない場合にも、圧力境界条件を満たすようにシミュレーションを行うことができる。
11 処理部
12 出力部
13 記憶部
20 解析領域
21 流出入界面
21a 流出入界面の区画
22 流出入界面
23 壁面
30 境界領域
30a 境界領域セル
31 第1熱浴
31a 第1熱浴セル
40 第2熱浴
50、50a、50b、50c、50d 粒子
P1 流出入界面における圧力
P1b 境界領域の圧力
P1h 第1熱浴の圧力
P1ho 第1熱浴の圧力目標値
P1o 流出入界面における圧力目標値
P2 流出入界面における圧力
P2h 第2熱浴の圧力
P2o 流出入界面における圧力目標値
Claims (9)
- 流出入界面を持つ流れ場を解析領域とし、流れ場内の流体を複数の粒子の集合体として分子動力学法を用いてシミュレーションする方法であって、
前記流出入界面に、境界領域を介して熱浴を接続し、前記熱浴と前記境界領域との間、及び前記境界領域と前記解析領域との間で粒子の移動を許容した解析モデルにおいて、
前記流出入界面における圧力目標値を取得し、
粒子の状態が時間発展したときに前記境界領域内の圧力が前記圧力目標値に維持されるように、前記熱浴内の圧力を制御するシミュレーション方法。 - 前記熱浴内の圧力の制御は、前記熱浴内へ粒子を追加するか、または前記熱浴内から粒子を除去することにより行う請求項1に記載のシミュレーション方法。
- さらに、
前記流出入界面における温度目標値を取得し、
粒子の状態が時間発展したときに前記熱浴内の温度が前記温度目標値に維持されるように、前記熱浴内の温度を制御する請求項1または2に記載のシミュレーション方法。 - 流出入界面を持つ流れ場を解析領域とし、流れ場内の流体を複数の粒子の集合体として分子動力学法を用いてシミュレーションするシミュレーション装置であって、
前記流出入界面における圧力目標値が入力される入力部と、
前記流出入界面に、境界領域を介して熱浴を接続し、前記熱浴と前記境界領域との間、及び前記境界領域と前記解析領域との間で粒子の移動を許容した解析モデルにおいて、粒子の状態が時間発展させるとともに、粒子の状態が時間発展したときに前記境界領域内の圧力が前記圧力目標値に維持されるように、前記熱浴内の圧力を制御する処理部と
を有するシミュレーション装置。 - 前記熱浴内の圧力の制御は、前記熱浴内へ粒子を追加するか、または前記熱浴内から粒子を除去することにより行う請求項4に記載のシミュレーション装置。
- 前記入力部に、さらに、前記流出入界面における温度目標値が入力され、
前記処理部は、さらに、粒子の状態が時間発展したときに前記熱浴内の温度が前記温度目標値に維持されるように、前記熱浴内の温度を制御する請求項4または5に記載のシミュレーション装置。 - 流出入界面を持つ流れ場を解析領域とし、流れ場内の流体を複数の粒子の集合体として分子動力学法を用いてシミュレーションする機能と、
前記流出入界面における圧力目標値を取得する機能と、
前記流出入界面に、境界領域を介して熱浴を接続し、前記熱浴と前記境界領域との間、及び前記境界領域と前記解析領域との間で粒子の移動を許容した解析モデルにおいて、粒子の状態が時間発展したときに前記境界領域内の圧力が前記圧力目標値に維持されるように、前記熱浴内の圧力を制御する機能と
をコンピュータに実行させるプログラム。 - 前記熱浴内の圧力の制御は、前記熱浴内へ粒子を追加するか、または前記熱浴内から粒子を除去することにより行う請求項7に記載のプログラム。
- さらに、
前記流出入界面における温度目標値を取得する機能と、
粒子の状態が時間発展したときに前記熱浴内の温度が前記温度目標値に維持されるように、前記熱浴内の温度を制御する機能と
をコンピュータに実行させる請求項7または8に記載のプログラム。
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---|---|---|---|---|
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JP2011059740A (ja) | 2009-09-04 | 2011-03-24 | Fujitsu Ltd | 熱流体シミュレーション解析装置 |
JP2016534436A (ja) | 2013-07-24 | 2016-11-04 | エクサ コーポレイション | 等方性及びガリレイ不変性を強化した格子ボルツマン衝突演算子 |
JP2017224197A (ja) | 2016-06-16 | 2017-12-21 | 住友重機械工業株式会社 | 分子動力学法によるシミュレーション方法、プログラム、及びシミュレーション装置 |
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