JP7475103B1 - Simulator development method, information processing system and program - Google Patents
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Abstract
【課題】必要な計算量を削減することに寄与するシミュレータの開発方法、情報処理システム及びプログラムを提供すること。
【解決手段】本開示の一実施の形態にかかるシミュレータの開発方法は、飛行体の胴体周辺の空間を、計算格子を用いて離散化し、離散化された流体方程式を解くことで空力計算の数値計算手法を適用するステップと、飛行体のブレードに対してアクチュエータラインモデルを適用するステップと、数値計算手法の適用結果と、ブレードに対するアクチュエータラインモデルの適用結果と、を用いることで飛行体の航行をシミュレートするステップと、をコンピュータが実行するものである。
【選択図】図5
The present invention provides a simulator development method, an information processing system, and a program that contribute to reducing the amount of required calculations.
[Solution] A method of developing a simulator according to one embodiment of the present disclosure involves a computer executing the steps of discretizing the space around the fuselage of an aircraft using a computational grid, and applying a numerical computation method for aerodynamic calculations by solving the discretized fluid equations, applying an actuator line model to the blades of the aircraft, and simulating the navigation of the aircraft using the results of applying the numerical computation method and the results of applying the actuator line model to the blades.
[Selected figure] Figure 5
Description
本発明は、シミュレータの開発方法、情報処理システム及びプログラムに関する。 The present invention relates to a simulator development method, an information processing system, and a program.
飛行機は、その開発段階において、安全な飛行が可能かどうかを検証する必要がある。特に、近年実用化されつつある空飛ぶクルマ等の新しいタイプの有人飛行体については、このような飛行体が新しい技術であり、かつ搭乗する人間の安全性を確保する必要があるため、より慎重な安全性の検証が必要となる。 At the development stage, aircraft must be verified to determine whether they are capable of safe flight. In particular, new types of manned aircraft, such as flying cars, which have been coming into practical use in recent years, require more careful safety verification, because these aircraft involve new technology and the safety of the people on board must be ensured.
実験では設定が非常に困難な航行条件があったり、検証すべき航行条件の数が膨大であったりするため、実機又は模型を用いて現実の検証実験を行うことには限界がある。また、実験では測定できない内容もあるため、コンピュータ上の数値シミュレーションを用いた検証がなされることが多い。シミュレーションには、例えば、数値流体力学の手法が用いられる。 There are some navigation conditions that are very difficult to set up in experiments, and there are a huge number of navigation conditions that need to be verified, so there are limitations to conducting real-world verification experiments using actual aircraft or models. Also, because some things cannot be measured in experiments, verification is often carried out using numerical simulations on computers. For example, computational fluid dynamics techniques are used for the simulations.
特に、空飛ぶクルマは、無人機と比較して、非常に高い航行安全性が求められる。例えば、複数のマルチコプターが接近(特に上下方向において接近)する場合、マルチコプターが建物等に接近する場合、いずれかのローターが異常な回転(例えば停止)をする場合、予期せぬ強風が発生する場合等の状況が想定される。シミュレーションを実行することで、このような状況において、マルチコプターがどのようにして姿勢を立て直し安全な航行を維持するかを発見することが可能になる。また、シミュレーションを実行することで、安全性を向上させる新しいローターの配置(又は追加)等の検証、及び検証結果の設計への反映も可能となる。 In particular, flying cars require extremely high navigation safety compared to unmanned aircraft. For example, situations can be expected in which multiple multicopters approach each other (especially in the vertical direction), a multicopter approaches a building, one of the rotors rotates abnormally (e.g. stops), or an unexpected strong wind occurs. By running a simulation, it is possible to discover how the multicopter can regain its attitude and maintain safe navigation in such situations. In addition, by running a simulation, it is possible to verify the placement (or addition) of new rotors that improve safety, and to reflect the verification results in the design.
関連技術として、非特許文献1には、都市交通システムに用いられるクワッドローターのエアタクシーに対して、数値流体力学シミュレーションを適用する技術が開示されている。 As a related technique, Non-Patent Document 1 discloses a technique for applying computational fluid dynamics simulation to quadrotor air taxis used in urban transportation systems.
マルチコプター等の飛行体では、飛行時に、ローターを構成する、薄く細いローターブレード(回転翼;以下、単にブレードとも記載する)が高速に回転する。このような飛行体に対して、シミュレーションを行うために計算格子を用いて空間を離散化し、流体方程式を直接数値計算する方法を適用することが考えられる。この場合、ブレード表面近傍には非常に細かい計算格子を配置する必要があることから、計算に用いる総計算格子点数が膨大となる。そのため、計算の各時間ステップにおいてブレードにかかる力(すなわち推力)および周囲の空気の流れの変化を求めるために膨大な計算量が必要になる。 In flying vehicles such as multicopters, the thin and narrow rotor blades (rotating wings; hereafter simply referred to as blades) that make up the rotors rotate at high speeds during flight. In order to perform simulations on such flying vehicles, it is possible to apply a method of discretizing the space using a computational grid and directly calculating the fluid equations numerically. In this case, it is necessary to place very fine computational grids near the blade surfaces, so the total number of computational grid points used in the calculations becomes enormous. As a result, an enormous amount of calculation is required to determine the force acting on the blades (i.e. thrust) and the changes in the surrounding air flow at each time step of the calculation.
また、計算の1時間ステップは、非常に短い時間間隔となる。したがって、コンピュータは、機体の並進・回転・姿勢の変化といった航行の振舞いを確認できる程度の期間(例えば1~2分)までシミュレーションの計算をすることが極めて困難になる。例えば、スーパーコンピュータを使って上記の数値シミュレーションを実行した場合でも、せいぜいブレードが30回転する時間(例えば2~3秒)までしか、シミュレーションする時間を進めることができないという課題があった。非特許文献1に記載の数値流体力学シミュレーションはブレードの回転により得られる推力を計算する目的でなされており、機体の航行を計算するものではなかった。 Furthermore, one time step in the calculation is an extremely short time interval. Therefore, it becomes extremely difficult for a computer to perform simulation calculations for a period of time (e.g., 1 to 2 minutes) that allows confirmation of the aircraft's navigation behavior, such as translation, rotation, and changes in attitude. For example, even when the above numerical simulation is performed using a supercomputer, there is an issue that the simulation time can only be advanced to the time it takes for the blade to rotate 30 times (e.g., 2 to 3 seconds). The computational fluid dynamics simulation described in Non-Patent Document 1 was performed with the aim of calculating the thrust obtained by the rotation of the blades, and was not intended to calculate the aircraft's navigation.
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、必要な計算量を削減することに寄与するシミュレータの開発方法、情報処理システム及びプログラムを提供するものである。 The present invention was made in consideration of these problems, and provides a simulator development method, information processing system, and program that contribute to reducing the amount of required calculations.
本発明の一態様に係るシミュレータの開発方法は、
飛行体の胴体周辺の空間を、計算格子を用いて離散化し、離散化された流体方程式を解くことで空力計算の数値計算手法を適用するステップと、
前記飛行体のブレードに対してアクチュエータラインモデルを適用するステップと、
前記数値計算手法の適用結果と、前記ブレードに対する前記アクチュエータラインモデルの適用結果と、を用いることで前記飛行体の航行をシミュレートするステップと、
をコンピュータが実行するものである。
A method for developing a simulator according to one aspect of the present invention includes the steps of:
A step of discretizing a space around a fuselage of an aircraft using a computational grid, and applying a numerical computation method for aerodynamic calculation by solving the discretized fluid equations;
applying an actuator line model to a blade of the air vehicle;
simulating flight of the aircraft using a result of application of the numerical calculation method and a result of application of the actuator line model to the blades;
The above is executed by a computer.
本発明の一態様に係る情報処理システムは、
飛行体の胴体周辺の空間を、計算格子を用いて離散化し、離散化された流体方程式を解くことで空力計算の数値計算手法を適用する第1適用部と、
前記飛行体のブレードに対してアクチュエータラインモデルを適用する第2適用部と、
前記数値計算手法の適用結果と、前記ブレードに対する前記アクチュエータラインモデルの適用結果と、を用いることで前記飛行体の航行をシミュレートするシミュレータ部と、を備える。
An information processing system according to one aspect of the present invention includes:
a first application unit that discretizes a space around a fuselage of the aircraft using a computational grid and applies a numerical calculation method for aerodynamic calculation by solving the discretized fluid equations;
a second application unit that applies an actuator line model to a blade of the aircraft;
The aircraft is equipped with a simulator unit that simulates the flight of the aircraft by using a result of application of the numerical calculation method and a result of application of the actuator line model to the blades.
本発明の一態様に係るプログラムは、
飛行体の胴体周辺の空間を、計算格子を用いて離散化し、離散化された流体方程式を解くことで空力計算の数値計算手法を適用するステップと、
前記飛行体のブレードに対してアクチュエータラインモデルを適用するステップと、
前記数値計算手法の適用結果と、前記ブレードに対する前記アクチュエータラインモデルの適用結果と、を用いることで前記飛行体の航行をシミュレートするステップと、
をコンピュータに実行させる。
A program according to one aspect of the present invention includes:
A step of discretizing a space around a fuselage of an aircraft using a computational grid, and applying a numerical computation method for aerodynamic calculation by solving the discretized fluid equations;
applying an actuator line model to a blade of the air vehicle;
simulating flight of the aircraft using a result of application of the numerical calculation method and a result of application of the actuator line model to the blades;
to be executed by the computer.
本発明によれば、必要な計算量を削減することに寄与するシミュレータの開発方法、情報処理システム及びプログラムを提供することができる。 The present invention provides a simulator development method, information processing system, and program that contribute to reducing the amount of calculation required.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、発明を実施するための形態における以下の記載及び図面は、説明の明確化のため、適宜、省略及び簡略化がなされている。また、本実施の形態では、明記のない限り、複数の項目について「複数の項目の少なくともいずれか」が定義された場合、その定義は、任意の1つの項目を意味しても良いし、全ての項目を含む、任意の複数の項目を意味しても良い。 Below, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the following description and drawings in the embodiment of the invention have been omitted or simplified as appropriate for clarity of explanation. In addition, in this embodiment, unless otherwise specified, when "at least one of the multiple items" is defined for multiple items, the definition may mean any one item, or any multiple items including all items.
例示的な実施形態を説明するためにいずれか1つの図に示された特徴またはステップのすべてが必ずしも必須ではなく、任意の一部の特徴またはステップが省略されてもよい。また、明細書及び図面に記載されたステップの順序は、適宜変更されてもよい。 Not all of the features or steps shown in any one of the figures are necessarily required to describe an exemplary embodiment, and any part of the features or steps may be omitted. In addition, the order of steps described in the specification and drawings may be changed as appropriate.
[関連技術]
まず、複数のローターが取り付けられた空飛ぶクルマ等のマルチコプターに関する自由航行シミュレータの関連技術について説明する。マルチコプターは、重力下においてブレードが回転することにより、周囲の空気から推力を得て、自由に航行することが可能になる。自由航行シミュレータは、事前に与えられたマルチコプターの形状および重量などの情報に対して、時間的に変化するブレードの回転数だけを変数として与え、マルチコプターが空中でどのように航行するかをシミュレーションで予測するプログラムである。
[Related Technology]
First, we will explain the related technology of a free navigation simulator for a multicopter such as a flying car equipped with multiple rotors. A multicopter can navigate freely by obtaining thrust from the surrounding air as the blades rotate under gravity. A free navigation simulator is a program that predicts how a multicopter will navigate in the air by simulating the information such as the shape and weight of the multicopter that is given in advance, and giving only the time-varying blade rotation speed as a variable.
自由航行シミュレータでは、ブレードを含めた機体が周囲の空気から受ける力の計算と、物体(すなわち機体)が移動することで周囲の空気に対して与える影響の計算がなされる。この力の計算において、ブレード部分については、ブレードが回転することによって生じる力が考慮され、機体全体については、機体が飛行することによって受ける力が考慮される。 In a free flight simulator, calculations are made of the forces that the aircraft, including the blades, receives from the surrounding air, as well as the effect that the movement of the object (i.e. the aircraft) has on the surrounding air. In calculating these forces, the forces generated by the rotation of the blades are taken into account for the blades, and the forces that the entire aircraft receives as the aircraft flies are taken into account.
コンピュータが、機体が周囲の空気から受ける力を精度高く計算するためには、粘性項付の流体方程式(Navier-Stokes方程式)を解く必要がある。高速で回転するブレードが受ける力をコンピュータが計算するための方法は、物体表面の境界層を解像できる高解像度の計算格子を用いるか、壁関数モデルを用いるか、ブレードを含んだ近傍の計算にDES(Detached Eddy Simulation)を用いるか、等のいくつかの方法がある。しかしながら、いずれの方法であっても、コンピュータが実行する計算量は膨大なものとなる。上記の方法のうち、計算の負荷が最も軽いと考えられる壁関数を用いる方法においても、コンピュータは、計算において、常に高解像度の計算格子をブレード近傍に割り当てる必要がある。したがって、計算の負荷は非常に大きくなる。 In order for a computer to accurately calculate the forces that an aircraft receives from the surrounding air, it needs to solve the fluid equations with viscous terms (Navier-Stokes equations). There are several methods for a computer to calculate the forces that a blade rotating at high speed receives, such as using a high-resolution computational grid that can resolve the boundary layer on the object's surface, using a wall function model, or using DES (Detached Eddy Simulation) for calculations in the vicinity including the blade. However, no matter which method is used, the amount of calculations that the computer must perform is enormous. Even in the method using wall functions, which is thought to have the lightest computational load among the above methods, the computer must always allocate a high-resolution computational grid to the vicinity of the blade during calculations. This results in a very large computational load.
また、必要な計算量を軽減するため、コンピュータが粘性項のない流体方程式であるEuler方程式を用いて計算する方法も考えられる。この場合、空気流に関する境界層が生成されないため、計算格子の解像度に対する制約は物体形状のみになる。しかしながら、この方法を用いた場合、コンピュータは、ブレードの回転と垂直方向の揚力しか計算することができず、ブレードから生成されるダウンウォッシュ等の空気流が全く計算できない。そのため、この方法は、自由航行シミュレータには適用できない。 In addition, to reduce the amount of calculation required, a method can be considered in which the computer performs calculations using the Euler equations, which are fluid equations without viscous terms. In this case, since no boundary layer is generated for the airflow, the only constraint on the resolution of the computational grid is the shape of the object. However, when using this method, the computer can only calculate the rotation of the blades and the vertical lift, and cannot calculate any airflow such as downwash generated by the blades. For this reason, this method cannot be applied to free navigation simulators.
本発明の目的の一例は、シミュレーション対象となる飛行体にブレードの回転条件だけを変数として与え、コンピュータの仮想空間の中で飛行体を自由航行させることのできるシミュレータを開発することである。そのためのアクチュエータラインモデルを導入(採用)することが、本発明の新規な特徴である。 One example of the objectives of the present invention is to develop a simulator that can give the aircraft to be simulated the only variable being the blade rotation conditions, and allow the aircraft to fly freely in the virtual space of a computer. The introduction (adoption) of an actuator line model for this purpose is a novel feature of the present invention.
なお、本開示における「飛行体」は、ブレード部分と胴体部分を有する任意の飛行する物体であり、例えば、有人又は無人操縦のドローン、空飛ぶクルマ、飛行機、宇宙船などを含む。「飛行体」は、以下の実施の形態ではマルチコプターを例として説明するが、マルチコプター以外の回転翼機等を含んでもよい。 In addition, the "aircraft" in this disclosure refers to any flying object having a blade portion and a fuselage portion, and includes, for example, manned or unmanned drones, flying cars, airplanes, spaceships, etc. In the following embodiments, the "aircraft" will be described using a multicopter as an example, but it may also include rotorcraft other than multicopters.
実施の形態1
[構成の説明]
図1は、情報処理システムの一例を示すブロック図である。情報処理システム10は、入力部11、設定部12、ブレード計算部13、時間積分計算部14、変化計算部15、表示部16及び記憶部17を備える。以下、情報処理システム10の各部について説明する。
First embodiment
[Configuration Description]
1 is a block diagram showing an example of an
入力部11は、ユーザからの入力情報を受け付ける構成ユニットである。入力部11は、例えばタッチパネル、キーボード、マウス等の入力インタフェースで構成されていてもよい。ユーザは、入力部11を用いることで、任意の内容の入力情報を情報処理システム10に入力することができる。例えば、ユーザは、シミュレーション対象となるマルチコプターの各部の形状及び質量等についての情報や、マルチコプターのブレードの回転条件(例えば、回転速度)を、入力部11を用いて入力してもよい。また、ユーザは、マルチコプターの周辺に存在する物体(以下、周辺物体とも記載する)のマルチコプターとの相対位置、大きさ及び形状についての情報や、計算に用いられる後述のパラメータについても、入力部11を用いて入力してもよい。周辺物体は、例えば、地面や建物等である。
The input unit 11 is a component unit that accepts input information from a user. The input unit 11 may be configured with an input interface such as a touch panel, a keyboard, or a mouse. By using the input unit 11, a user can input input information of any content to the
設定部12は、シミュレーション対象となるマルチコプターの全体を含む所定の空間の範囲を、シミュレーションにおける計算領域として設定する。空間の範囲は、例えば、入力部11によって入力された、マルチコプターの大きさ及び形状に基づいて設定される。また、設定部12は、安定して時間積分を行うことのできる時間ステップの間隔も設定する。 The setting unit 12 sets a predetermined spatial range that includes the entire multicopter to be simulated as the calculation domain in the simulation. The spatial range is set, for example, based on the size and shape of the multicopter input by the input unit 11. The setting unit 12 also sets the interval of the time step that allows stable time integration.
また、シミュレーションにおいて必要である場合、設定部12は、計算領域(所定範囲の空間)に周辺物体を配置する。周辺物体の配置は、例えば、入力部11によって入力された相対位置、大きさ及び形状についての情報に基づいて設定される。 If necessary in the simulation, the setting unit 12 also places peripheral objects in the calculation domain (a specified range of space). The placement of the peripheral objects is set based on, for example, information about the relative positions, sizes, and shapes input by the input unit 11.
また、設定部12は、計算領域の境界条件(例えば流出境界条件)などを設定する。さらに、設定部12は、マルチコプターを、ブレードと、マルチコプターの機体全体からブレードを除いた全ての部分である胴体とに分割する。例えば、機体におけるローターの支持部も、胴体に含まれる。設定部12は、分割を、入力部11から入力されたマルチコプターの情報に基づいて実行してもよい。 The setting unit 12 also sets boundary conditions (e.g., outflow boundary conditions) for the calculation domain. Furthermore, the setting unit 12 divides the multicopter into the blades and the fuselage, which is all parts of the entire multicopter body except for the blades. For example, the rotor support parts of the body are also included in the fuselage. The setting unit 12 may perform the division based on the information about the multicopter input from the input unit 11.
ここで、設定部12は、計算領域を、ブレード周辺の領域(以下、領域1とも記載)と、領域1以外の計算領域の領域(以下、領域2とも記載)に分割してもよい。領域1は、例えば、マルチコプターのブレード表面から所定長以内に存在する領域である。領域2は、マルチコプターの胴体周辺の領域と、それ以外の計算領域に分割されてもよい。ただし、設定部12は、計算領域を領域1と領域2に分割しなくともよい。 Here, the setting unit 12 may divide the calculation domain into a region around the blade (hereinafter also referred to as region 1) and a calculation domain other than region 1 (hereinafter also referred to as region 2). Region 1 is, for example, a region that exists within a predetermined length from the surface of the blade of the multicopter. Region 2 may be divided into a region around the fuselage of the multicopter and the other calculation domain. However, the setting unit 12 does not have to divide the calculation domain into region 1 and region 2.
図2は、マルチコプターの一例を示す。マルチコプターM1は、ローターR1~R4と、胴体D1を備える。設定部12は、マルチコプターM1に関しての計算領域を分割する場合には、計算領域を、ローターR1~R4周辺の領域である領域1と、胴体D1周辺を含む領域である領域2と、に分割してもよい。 Figure 2 shows an example of a multicopter. Multicopter M1 has rotors R1 to R4 and a fuselage D1. When dividing the calculation domain for multicopter M1, setting unit 12 may divide the calculation domain into domain 1, which is the domain around rotors R1 to R4, and domain 2, which is the domain including the periphery of fuselage D1.
また、設定部12は、計算領域を分割する計算格子の形状を設定する。計算格子の形状は、直方体等の六面体、角柱、四面体等、任意の形状を適用することができる。計算格子の形状は、ユーザが入力部11を用いて入力したものであってもよいし、記憶部17に記憶されたものであってもよいし、計算に関する情報に基づいて設定部12が設定したものであってもよい。設定部12は、十分な精度で効率よく計算できるような格子サイズを設定する。設定部12は、胴体の近傍(例えば、胴体から所定の距離以内)では細かい(すなわち、小さい)格子を用い、胴体の近傍以外では粗い(すなわち、大きい)格子を用いてもよい。また、設定部12は、発生する流れにおける渦の強さに応じて格子サイズを変えてもよい。 The setting unit 12 also sets the shape of the computational grid that divides the computational domain. The shape of the computational grid can be any shape, such as a hexahedron such as a rectangular parallelepiped, a rectangular prism, or a tetrahedron. The shape of the computational grid may be input by the user using the input unit 11, may be stored in the storage unit 17, or may be set by the setting unit 12 based on information related to the computation. The setting unit 12 sets a grid size that allows efficient computation with sufficient accuracy. The setting unit 12 may use a fine (i.e., small) grid in the vicinity of the fuselage (for example, within a predetermined distance from the fuselage) and a coarse (i.e., large) grid outside the vicinity of the fuselage. The setting unit 12 may also change the grid size depending on the strength of vortices in the generated flow.
図1に戻り、ブレード計算部13について説明する。ブレード計算部13は、以下の処理を実行することで、ブレード周辺の領域について、ブレードが回転することでブレードが周囲の空気から受ける力の計算と、ブレードが周囲の空気に対して与える運動量の計算を実行する。設定部12が計算領域を領域1と領域2に分割する場合には、ブレード計算部13は、設定された領域1について上記の計算を実行する。以下、ブレード計算部13が実行する、アクチュエータラインモデル適用の処理の詳細について記載する。
Returning to FIG. 1, the
(A)まず、ブレード計算部13は、マルチコプターの3D(dimensions)形状モデルからブレードを削除する。
(A) First, the
(B)次に、ブレード計算部13は、ブレードの形状に合わせた翼素データを、削除されたブレードの領域に対して適用する。翼素データは、ブレードの断面形状を示す2Dデータとその空力特性のデータである。ブレード計算部13は、例えば記憶部17に格納されている翼素データを用いてもよいし、情報処理システム10の外部(例えばインターネットで提供されている)から、用いる翼素データを取得してもよい。
(B) Next, the
(C)そして、ブレード計算部13は、適用するアクチュエータラインモデルのパラメータを具体的に設定する。
(C) Then, the
図3は、アクチュエータラインモデルを適用した場合のブレードの一例を示す。図3において、各ブレードB1~B3は、ブレードを構成する複数の粒子(以下、マーカー粒子とも記載)で代表される。マーカー粒子は、図3では点として示されており、マーカー粒子が並ぶことによって各ブレードが構成される。また、各ブレードB1~B3は、計算格子内に存在する。このとき、マーカー粒子が周囲の計算格子に対して及ぼす影響範囲を決定するガウシアンフィルタηは、以下の通り示される。
なお、後述の通り、時間積分計算部14が計算を実行する際には、マルチコプターの物体境界条件が設定される。しかしながら、ブレード周辺の領域に対しては上記の通りアクチュエータラインモデルが設定されるため、ブレード計算部13は、物体境界条件を設定する必要はない。
As described below, when the time
図4は、ブレードに配置されたマーカー粒子が翼素運動量理論に基づいて周囲の空気から受ける力の一例を示す。ブレードB2のマーカー粒子iに対してかかる揚力及び抗力は、それぞれFl及びFdとして表される。θ、zはそれぞれ回転方向と推力の方向の座標軸を示す。γは、ブレードの回転方向であるθ軸に対するブレードの取り付け角度(局所ピッチ角)であり、αは迎角である。このとき、ブレードの相対速度urelは次のように表される。
また、マーカー粒子iが、(x,y,z)の位置における計算格子点に与える力(すなわち、ブレードが回転していることで周囲の空気に与える運動量)は、次のように算出される。
ブレード計算部13は、パラメータε、Δrを設定することで、上記の(1)~(4)の計算を実行できるようにする。パラメータε、Δrの設定は、ユーザが入力部11を用いることでなされてもよいし、記憶部17に格納されている設定をブレード計算部13が用いることでなされてもよい。(1)~(4)の計算において用いられるパラメータε、Δr以外の数値は、マルチコプターの情報等とシミュレーションによって得られるデータに基づいて決定される。
The
(D)その後、ブレード計算部13は、適用するアクチュエータラインモデルに対し、マルチコプターの機体の姿勢に応じて、機体とともに並進又は回転軸の回転の少なくともいずれかに関する座標変換を実行する。例えば、ブレード計算部13は、クオータニオンを用いることで回転軸の回転の座標変換を実現してもよい。
(D) After that, the
(E)次に、ブレード計算部13は、マルチコプターの3Dモデルを計算領域に配置した場合にアクチュエータラインモデルを適用するブレードを決定する。ブレード計算部13は、ブレード周辺の領域にブレードの直径の100分の1の長さ程度の格子サイズとなる計算格子を配置する。格子サイズは任意であるが、格子サイズの大小は計算精度に影響する。計算格子の形状は、設定部12が設定したものである。
(E) Next, the
(F)そして、ブレード計算部13は、アクチュエータラインモデルを適用することで数式(3)により計算されるブレードの受ける力(推力とトルク)を計算し、計算された受ける力を、機体のローターブレードを支持している部分に与える。一方、ブレード計算部13は、その力の反作用の運動量を、数式(4)に示す通りブレード周囲の空気に与える。
(F) Then, the
(G)ブレード計算部13は、(E)で決定した領域1内の1枚のブレードについて、(F)でなされた処理の結果を用いて、上記の(1)~(4)の計算を実行する。計算で用いられる計算格子の設定は、(E)でなされた通りである。その結果、ブレード計算部13は、機体が移動したり回転したりする影響下でブレードが回転することでブレードが周囲の空気から受ける力と周囲の空気に与える運動量を算出することができる。
(G) The
(H)ブレード計算部13は、領域1内の各ブレードについて、(G)の計算を実行することで、ブレードが周囲の空気から受ける力と周囲の空気に与える運動量を、全ブレードについて算出する。
(H) The
図1に戻り、時間積分計算部14について説明する。時間積分計算部14は、胴体全長(すなわち、機体の全長)の300分の1の長さ程度の格子サイズの計算格子を、機体表面のごく近傍に配置する。設定部12が計算領域を領域1と領域2に分割する場合には、時間積分計算部14は、設定された領域2(すなわち、胴体周辺の領域)に領域1と異なる格子サイズの計算格子を配置してもよい。格子サイズは任意であるが、ある程度の計算精度を確保するためには、所定の大きさ以下の細かい格子を配置する必要がある。ただし、格子サイズとして、機体から遠方になるに従い、大きいサイズの格子が用いられてもよい。計算格子の形状は、設定部12が設定したものである。そして、時間積分計算部14は、計算格子を配置した領域に、移動する物体(すなわちマルチコプター)の物体境界条件を設定する。
Returning to FIG. 1, the time
時間積分計算部14は、設定した物体境界条件を考慮しながら、計算格子を用いて離散化された流体方程式に対して、数値計算手法を適用して解くことで空力計算を行う。これにより、時間積分計算部14は、機体全体からブレードを除いた全ての部分(すなわち胴体)が移動することで胴体が周囲の空気から受ける力を算出する。また、移動する物体を反映する境界条件が空気側に及ぼす影響も計算される。「空力計算の数値計算手法」は、アクチュエータラインモデル以外の公知の計算手法であり、例えば、有限体積法、有限要素法、格子ボルツマン法、粒子法などを含む。この計算手法の詳細についてはよく知られているため、説明を省略する。
The time
また、時間積分計算部14は、必要であれば、計算量を削減するために、スライディング格子、重合格子等の移動計算格子法を用いてもよい。
If necessary, the time
ここまでの過程で、ブレード計算部13及び時間積分計算部14は、ある時刻でのブレード及び胴体(すなわち機体全体)が周囲の空気から受ける力を計算することができる。ブレード計算部13及び時間積分計算部14は、この計算を、ブレードが回転する一定の時間について繰り返し実行することで、ブレードの回転に応じた空気流、および胴体が移動したことにより発生する周囲の空気流を算出することができる。これにより、マルチコプターの航行の振舞いを確認することが可能となる。なお、ブレード計算部13は、ブレードの回転に応じた空気流を算出する際に、入力部11から入力された回転数が時間的に変化する条件を用いてもよい。
Through this process, the
変化計算部15は、ブレード計算部13が計算した、ブレードが周囲の空気から受ける力と、時間積分計算部14が計算した胴体が周囲の空気から受ける力と、に基づいて、マルチコプターが空中でどのように航行するかをシミュレートする。詳細には、変化計算部15は、胴体の表面を細かく分割し、時間積分計算部14で求めた胴体表面に働く力を積分することで、機体全体が受ける平行移動の力と回転のトルクを求める。変化計算部15は、マルチコプターの各部の大きさ、形状及び質量等の情報や重心周りの慣性モーメントの情報を用いて運動方程式を積分することにより、機体の並進・回転・姿勢の時間変化を計算する。換言すれば、変化計算部15は、胴体に対する空力計算の数値計算手法の適用結果と、ブレードに対するアクチュエータラインモデルの適用結果と、を用いることでマルチコプターの航行をシミュレートする。
The
表示部16は、変化計算部15のシミュレート結果を表示する。表示部16は、必要であれば、ブレード計算部13の計算結果又は時間積分計算部14の計算結果の少なくともいずれかについても、さらに表示してもよい。これらの計算結果は、ブレード周辺や機体の表面近くの空気の流れ、機体表面のさまざまな場所が空気から受ける圧力などである。表示部16は、例えばディスプレイやタッチパネル等である。ユーザは表示部16を視認することで、一定の時間経過におけるマルチコプターの自由航行シミュレーションの結果を把握することができる。
The display unit 16 displays the simulation results of the
記憶部17は、時間積分計算部14が実行する計算で得られた計算領域内の全ての空気の流れの時間変化、機体表面の圧力分布の時間変化、ブレード計算部13が実行する計算で得られたブレードが受ける力(推力とトルク)の時間変化を記憶する。記憶する頻度は、設定部12で指定される。また、記憶部17は、設定部12~表示部16に処理を実行させるためのプログラムや、計算格子の形状、翼素データ、パラメータε及びΔrの設定など、処理に必要な情報も格納する。
The memory unit 17 stores the time changes in all air flows within the calculation domain obtained by the calculations performed by the time
[フローの説明]
図5は、情報処理システム10の代表的な処理の一例を示すフローチャートである。図5のフローチャートによって、情報処理システム10の処理が説明される。なお、各処理の詳細については上述の通りであるため、説明を省略する。
[Flow description]
Fig. 5 is a flowchart showing an example of a representative process of the
入力部11は、ユーザの操作に基づいて、シミュレーション対象となるマルチコプターの情報、ブレードの回転条件、周辺物体の情報等、計算に必要な情報を入力する(ステップS11)。設定部12は、計算領域、周辺物体の配置、境界条件、計算格子の形状といった計算条件を設定する(ステップS12)。なお、設定部12は、領域1及び2についてさらに設定してもよい。 The input unit 11 inputs information required for calculation, such as information on the multicopter to be simulated, blade rotation conditions, and information on surrounding objects, based on user operations (step S11). The setting unit 12 sets calculation conditions, such as the calculation domain, the arrangement of surrounding objects, boundary conditions, and the shape of the calculation grid (step S12). The setting unit 12 may further set domains 1 and 2.
そして、ブレード計算部13は、アクチュエータラインモデルを適用することで、周囲の空気から受ける力をブレードについて算出する(ステップS13)。この詳細は(A)~(H)において示した通りである。また、時間積分計算部14は、空力計算の数値計算手法を適用することで、周囲の空気から機体が受ける力と周囲の空気への影響を算出する(ステップS14)。この詳細も上記の通りである。ブレード計算部13及び時間積分計算部14は、ステップS13及びS14の計算を、ブレードが回転する一定の時間経過についてループして繰り返し実行する。ここで、ステップS13とステップS14はいずれが先に実行されてもよいし、両者が並行して実行されてもよい。
Then, the
変化計算部15は、ブレード計算部13の計算結果及び時間積分計算部14の計算結果に基づいて、マルチコプターの航行をシミュレートする(ステップS15)。表示部16は、変化計算部15の計算結果を表示する(ステップS16)。
The
[効果の説明]
以上に示した通り、情報処理システム10は、飛行体のブレードの計算にはアクチュエータラインモデルを適用する一方、それ以外の機体の部分の計算には空力計算の数値計算手法を適用する。そのため、自由航行シミュレータに必要な計算量を劇的に削減することが可能となる。
[Effects]
As described above, the
これまでの関連技術では、ブレードの計算に対しても粘性項を持つNavier-Stokes方程式を離散化して解く空力計算の数値計算手法が適用されていた。このとき、十分な精度の計算結果を得るために、ブレード近傍には、ブレードの直径の1000分の1以下の長さの格子サイズの計算格子が配置される。ここで、ブレード近傍に配置される計算格子がブレードの直径の1000分の1のサイズである場合(状況A)、配置される計算格子がブレードの直径の100分の1のサイズである場合(状況B)と比較して、計算対象として考慮すべき計算格子の数は103(1000)倍となる。さらに、状況Aは、状況Bと比較して、計算の時間ステップの間隔も10分の1とする必要がある。したがって、例えば領域1についての計算量は、状況Aは、状況Bと比較して、104(10000)倍となる。また、ブレードの回転数が早いほど、計算の正確性を担保するために、計算格子を小さくする必要が生じる。そのため、ブレードについての計算量が膨大なものとなっていた。 In the related art so far, a numerical calculation method for aerodynamic calculations, which discretizes and solves the Navier-Stokes equations having a viscosity term, has been applied to the calculation of the blade. At this time, in order to obtain a calculation result with sufficient accuracy, a calculation grid having a grid size of 1/1000 of the diameter of the blade or less is placed near the blade. Here, when the calculation grid placed near the blade has a size of 1/1000 of the diameter of the blade (situation A), the number of calculation grids to be considered as calculation targets is 10 3 (1000) times larger than when the calculation grid placed near the blade has a size of 1/100 of the diameter of the blade (situation B). Furthermore, in situation A, the interval of the calculation time step must also be 1/10 compared to situation B. Therefore, for example, the amount of calculation for region 1 is 10 4 (10,000) times larger in situation A than in situation B. In addition, the faster the rotation speed of the blade, the smaller the calculation grid must be in order to ensure the accuracy of the calculation. Therefore, the amount of calculation for the blade has become enormous.
一方、本発明において、ブレード計算部13はアクチュエータラインモデルを適応することで、ブレード近傍に配置される計算格子を、ブレードの直径の1000分の1のサイズよりも大きくすることができる。そのため、関連技術と比較して、ブレードの1ステップ当たりの計算負荷を低下させることができる。例えば、関連技術における状況Aを、本発明では状況Bに変化させることができる。その結果、領域1に関する計算量を10000分の1以下に減少させることができ、領域1に関する計算量を例えば自由航行シミュレータ全体の計算量の10分の1以下とすることも可能となる。
On the other hand, in the present invention, the
したがって、本発明に係る情報処理システム10は、ブレードが1000回転する程度までの時間を十分計算できることから、機体全体の自由航行をシミュレーション可能とすることができる。例えば、飛行体の離着陸の過程についても、情報処理システム10は、自由航行シミュレーションが可能である。
The
さらに、以上に示した情報処理システム10の手法は、計算の精度も担保することができる。以下、実際のシミュレータ結果のデータを参照して、情報処理システム10の計算の正確性について説明する。
Furthermore, the method of the
図6は、参照論文(Knut Erik Teigen Giljarhus, Alessandro Porcarelli and Jorgen Apeland, “Investigation of Rotor Efficiency with Varying Rotor Pitch Angle for a Coaxial Drone”, Drones 2022, April 4, 2022, MDPI)で使用されたブレードと同じ形状と回転数のブレードを用いた場合の、周囲の空気が影響を受けることで生じる、ある時刻の流れの速度の大きさを示す数値計算のデータである。数値計算のデータは、ブレードの回転速度が1600rpm、1900rpm、2200rpm、2500rpmの4種類の計算結果がある。図6から見てとれるように、アクチュエータラインモデルを用いた本発明に係る手法は、非常に細かい格子を用いてNavier-Stokes方程式を離散化して解く空力計算による結果(図6の上段)と非常によく一致する計算結果(図6の下段)を得ることができる。 Figure 6 shows numerical calculation data showing the magnitude of the flow velocity at a certain time caused by the influence of the surrounding air when using a blade with the same shape and rotation speed as the blade used in the reference paper (Knut Erik Teigen Giljarhus, Alessandro Porcarelli and Jorgen Apeland, “Investigation of Rotor Efficiency with Varying Rotor Pitch Angle for a Coaxial Drone”, Drones 2022, April 4, 2022, MDPI). The numerical calculation data includes four types of calculation results for blade rotation speeds of 1600 rpm, 1900 rpm, 2200 rpm, and 2500 rpm. As can be seen from Figure 6, the method of the present invention using the actuator line model can obtain calculation results (lower part of Figure 6) that are very consistent with the results of aerodynamic calculations that discretize and solve the Navier-Stokes equations using a very fine grid (upper part of Figure 6).
図7は、参照論文と同じブレードの形状と回転数を用いて情報処理システム10が計算を実行した結果(すなわち、本発明に係るアクチュエータラインモデルを用いた計算結果)を表したグラフである。図7には、計算結果として、ブレードの回転速度が1600rpm、1900rpm、2200rpm、2500rpm、2600rpmとなる5種類の計算結果が示されている。図7に示される通り、参照論文の実験データと、非常に細かい格子を用いてNavier-Stokes方程式を離散化して解く空力計算による結果と、が推力に関して非常によく一致する計算結果を得ることができる。
Figure 7 is a graph showing the results of calculations performed by the
図8は、空飛ぶクルマが離陸する際に、アクチュエータラインモデルを用いて計算したブレードの推力の反作用が周囲の空気にダウンウォッシュとして与えられ、それが地面に当たり横に広がる状態を示す計算結果である。図8では発生する渦の様子が示されていて、空気の流れの速度勾配テンソルの第二不変量の等値面が示す通り、情報処理システム10は、ブレードから非常に細かい渦が放出されることを計算することが可能となる。
Figure 8 shows the results of a calculation that shows how, when a flying car takes off, the reaction force of the blades, calculated using an actuator line model, acts on the surrounding air as downwash, which then hits the ground and spreads out sideways. Figure 8 shows the state of the vortexes that are generated, and as shown by the isosurface of the second invariant of the velocity gradient tensor of the airflow, the
なおユーザは、ブレードに対してアクチュエータラインモデルを適用するときの、マーカー粒子の間隔、又はガウシアンフィルタの影響半径のパラメータ、の少なくともいずれかの情報を入力してもよい。ブレード計算部13は、アクチュエータラインモデルの適用において、入力された情報を使用することができる。したがって、ユーザは、アクチュエータラインモデルの計算量の削減度合い及び正確性を、入力パラメータを変化させることで、自由に調整することができる。
The user may input at least one of the following information when applying the actuator line model to the blade: the spacing of the marker particles, or the parameters of the radius of influence of the Gaussian filter. The
また、ブレード計算部13は、ブレード周辺の領域に適用される計算格子のサイズを、ブレードの直径の1000分の1以上としてもよい。例えば、ブレード計算部13は、計算格子のサイズを、ブレードの直径の100分の1としても良い。この値にすることで、ブレード計算部13は、アクチュエータラインモデルを用いた計算の精度を保ちつつ、計算量の削減の効果を図ることができる。しかしながら、ブレード計算部13は、必要に応じて、計算格子の長さをそれ以外の大きさとしてもよい。例えば、ブレード計算部13は、計算格子のサイズを、ブレードの直径の50分の1の大きさ、200分の1の大きさなど任意のサイズとしてもよい。
The
本発明の情報処理システム10は、単一のコンピュータ装置として構成されてもよいし、複数のコンピュータ装置を有する分散システムとして構成されてもよい。分散システムにおいて、情報処理システム10が実行する処理は、複数のコンピュータ装置によって分担されて実行することができる。つまり、入力部11~記憶部17の構成要素は、2台以上のコンピュータ装置に分散されて搭載されてもよい。
The
以上に示した実施の形態では、本発明に係る情報処理システムをハードウェアの構成として説明したが、本発明に係る情報処理システムは、これに限定されるものではない。本発明は、上述の実施形態において説明された情報処理システム10を構成する各装置の処理を、コンピュータ内のプロセッサにコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。
In the above embodiment, the information processing system according to the present invention has been described as being configured as hardware, but the information processing system according to the present invention is not limited to this. The present invention can also be realized by having a processor in a computer execute a computer program to process each device that configures the
図9は、実施の形態に係る情報処理システム(換言すればコンピュータ)のハードウェア構成例を示すブロック図である。図9を参照すると、情報処理システム90は、信号処理回路91、プロセッサ92、メモリ93、ストレージ94及びインタフェース95を含む。
FIG. 9 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of an information processing system (in other words, a computer) according to an embodiment. Referring to FIG. 9, an
信号処理回路91は、プロセッサ92の制御に応じて、信号を処理するための各種の回路である。
The
プロセッサ92は、メモリ93と接続されており、メモリ93からコンピュータプログラムを読み出し、メモリ93と通信しながら実行することで、上述の実施形態において説明されたシステムの処理を行う。プロセッサ92の一例として、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、DSP(Demand-Side Platform)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)のうち一つを用いてもよいし、そのうちの複数を並列で用いてもよい。
The
メモリ93は、例えば揮発性メモリで構成される主記憶装置である。メモリ93は、1個に限られず、複数設けられてもよい。なお、揮発性メモリは、例えば、DRAM (Dynamic Random Access Memory)等のRAM (Random Access Memory)であってもよい。
The
メモリ93は、1以上の命令とデータを格納するために使用される。ここで、1以上の命令は、プログラムとしてメモリ93に格納される。プロセッサ92は、これらのプログラムとデータをメモリ93から読み出して実行することで、上述の実施形態において説明された処理を行うことができる。
The
なお、メモリ93は、プロセッサ92の外部に設けられるものに加えて、プロセッサ92に内蔵されているものを含んでもよい。また、メモリ93は、プロセッサ92を構成するプロセッサから離れて配置されたストレージを含んでもよい。この場合、プロセッサ92は、I/O(Input/Output)インタフェースを介してメモリ93にアクセスすることができる。
Note that the
ストレージ94は、例えば不揮発性メモリで構成される補助記憶装置である。ストレージ94は、1個に限られず、複数設けられてもよい。なお、不揮発性メモリは、例えば、HDD(Hard Disk Drive)、PROM (Programmable Random Only Memory)、EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) 等のROM (Read Only Memory)、フラッシュメモリや、SSD(Solid State Drive)であってもよい。ストレージ94には、メモリ93に供給されるプログラムが格納されている。また、ストレージ94は、実施の形態1における記憶部17としても機能し、上記に示した時間積分計算部14、変化計算部15の計算結果や、処理に必要な情報を記憶してもよい。
The
インタフェース95は、ネットワークを介して信号又はデータを送受信するための通信回路を含む。インタフェース95は、例えばNIC(Network Interface Card)であってもよい。プロセッサ92は、メモリ93およびストレージ94に格納されたデータを、インタフェース95を介して他の情報処理システムに送信してもよいし、他の情報処理システムから送信されたデータを、インタフェース95を介してメモリ93およびストレージ94に格納してもよい。
The
以上に説明したように、上述の実施形態における各システムが有する1又は複数のプロセッサは、図面を用いて説明されたアルゴリズムをコンピュータに行わせるための命令群を含む1又は複数のプログラムを実行する。プログラムが実行されることで、各実施の形態に記載された情報処理が実現できる。 As described above, one or more processors in each system in the above-described embodiments execute one or more programs including a set of instructions for causing a computer to execute the algorithm described in the drawings. By executing the programs, the information processing described in each embodiment can be realized.
プログラムは、コンピュータに読み込まれた場合に、実施形態で説明された1又はそれ以上の機能をコンピュータに行わせるための命令群又はソフトウェアコードを含む。プログラムは、非一時的なコンピュータ可読媒体又は実体のある記憶媒体に格納されてもよい。限定ではなく例として、コンピュータ可読媒体又は実体のある記憶媒体は、random-access memory(RAM)、read-only memory(ROM)、hard disk drive(HDD)、フラッシュメモリ、solid-state drive(SSD)又はその他のメモリ技術、compact disc read-only memory(CD-ROM)、digital versatile disk(DVD)、Blu-ray(登録商標)ディスク又はその他の光ディスクストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ又はその他の磁気ストレージデバイスを含む。プログラムは、一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体上で送信されてもよい。限定ではなく例として、一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体は、電気的、光学的、音響的、またはその他の形式の伝搬信号を含む。一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。 The program includes instructions or software code that, when loaded into a computer, causes the computer to perform one or more functions described in the embodiments. The program may be stored in a non-transitory computer-readable medium or a tangible storage medium. By way of example and not limitation, the computer-readable medium or tangible storage medium may include random-access memory (RAM), read-only memory (ROM), hard disk drive (HDD), flash memory, solid-state drive (SSD) or other memory technology, compact disc read-only memory (CD-ROM), digital versatile disk (DVD), Blu-ray (registered trademark) disk or other optical disk storage, magnetic cassette, magnetic tape, magnetic disk storage or other magnetic storage device. The program may be transmitted on a temporary computer-readable medium or communication medium. By way of example and not limitation, the temporary computer-readable medium or communication medium may include electrical, optical, acoustic, or other forms of propagating signals. The temporary computer-readable medium or communication medium may provide the program to the computer via a wired communication path, such as electric wire and optical fiber, or a wireless communication path.
以上、実施の形態を参照して本開示を説明したが、本開示は上述の実施の形態に限定されるものではない。本開示の構成や詳細には、本開示のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。そして、各実施の形態は、適宜他の実施の形態と組み合わせることができる。 Although the present disclosure has been described above with reference to the embodiments, the present disclosure is not limited to the above-mentioned embodiments. Various modifications that can be understood by a person skilled in the art can be made to the configuration and details of the present disclosure within the scope of the present disclosure. Furthermore, each embodiment can be combined with other embodiments as appropriate.
10 情報処理システム
11 入力部 12 設定部
13 ブレード計算部 14 時間積分計算部
15 変化計算部 16 表示部
17 記憶部
90 情報処理システム
91 信号処理回路 92 プロセッサ
93 メモリ 94 ストレージ
95 インタフェース
REFERENCE SIGNS
Claims (9)
前記飛行体のブレードに対してアクチュエータラインモデルを適用するステップと、
前記数値計算手法の適用結果と、前記ブレードに対する前記アクチュエータラインモデルの適用結果と、を用いることで前記飛行体の航行をシミュレートするステップと、
をコンピュータが実行するシミュレータの開発方法。 A step of discretizing a space around a fuselage of an aircraft using a computational grid, and applying a numerical computation method for aerodynamic calculation by solving the discretized fluid equations;
applying an actuator line model to a blade of the air vehicle;
simulating flight of the aircraft using a result of application of the numerical calculation method and a result of application of the actuator line model to the blades;
A method for developing a simulator that runs on a computer.
請求項1に記載のシミュレータの開発方法。 The computer receives input of at least one of information on the interval between marker particles constituting the blade or a parameter of the influence radius of a Gaussian filter, and uses the received information in applying the actuator line model.
A method for developing a simulator according to claim 1.
請求項1又は2に記載のシミュレータの開発方法。 The computer uses a computational grid having a size equal to or greater than 1/1000 of the diameter of the blade in a computational domain around the blade to apply the actuator line model.
A method for developing a simulator according to claim 1 or 2.
前記飛行体のブレードに対してアクチュエータラインモデルを適用する第2適用部と、
前記数値計算手法の適用結果と、前記ブレードに対する前記アクチュエータラインモデルの適用結果と、を用いることで前記飛行体の航行をシミュレートするシミュレータ部と、を備える
情報処理システム。 a first application unit that discretizes a space around a fuselage of the aircraft using a computational grid and applies a numerical calculation method for aerodynamic calculation by solving the discretized fluid equations;
a second application unit that applies an actuator line model to a blade of the aircraft;
a simulator unit that simulates the flight of the aircraft by using a result of application of the numerical calculation method and a result of application of the actuator line model to the blades.
前記シミュレータ部は、前記アクチュエータラインモデルの適用において受け付けた前記情報を使用する、
請求項4に記載の情報処理システム。 an input unit that receives input of at least one of information on an interval between marker particles constituting the blade or a parameter of an influence radius of a Gaussian filter;
The simulator unit uses the received information in applying the actuator line model.
5. The information processing system according to claim 4.
請求項4又は5に記載の情報処理システム。 the simulator unit uses a computational grid having a size equal to or greater than 1/1000 of the diameter of the blade in a computational domain around the blade to apply the actuator line model;
6. The information processing system according to claim 4 or 5.
前記飛行体のブレードに対してアクチュエータラインモデルを適用するステップと、
前記数値計算手法の適用結果と、前記ブレードに対する前記アクチュエータラインモデルの適用結果と、を用いることで前記飛行体の航行をシミュレートするステップと、
をコンピュータに実行させるプログラム。 A step of discretizing a space around a fuselage of an aircraft using a computational grid, and applying a numerical computation method for aerodynamic calculation by solving the discretized fluid equations;
applying an actuator line model to a blade of the air vehicle;
simulating flight of the aircraft using a result of application of the numerical calculation method and a result of application of the actuator line model to the blades;
A program that causes a computer to execute the following.
請求項7に記載のプログラム。 receiving, into the computer, at least any one of information regarding the interval between marker particles constituting the blade or a parameter of the radius of influence of a Gaussian filter, and causing the computer to use the received information in applying the actuator line model;
The program according to claim 7.
請求項7又は8に記載のプログラム。 causing the computer to use a computational grid having a size equal to or greater than 1/1000th of the diameter of the blade in a computational domain around the blade for applying the actuator line model;
The program according to claim 7 or 8.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN102323963A (en) | 2011-06-16 | 2012-01-18 | 北京航空航天大学 | Aircraft dynamic comprehensive stealth performance evaluation software simulation platform and construction method thereof |
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