JPH01217562A - System for generating computing grid - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は例えば差分法により偏微分方程式を解くための
計算格子を生成する方式に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for generating a computational grid for solving partial differential equations, for example, by a finite difference method.
差分法により偏微分方程式の初期値・境界値問題を解く
場合、解析領域に計算のための格子を生成させる必要が
ある。任意形状の解析領域に対しては、楕円型偏微分方
程式を用いた計算格子生成方式として境界適合法が知ら
れている。境界適合法では、次のポアソン方程式により
格子を生成する。When solving initial value/boundary value problems of partial differential equations using the finite difference method, it is necessary to generate a grid for calculation in the analysis domain. For analysis regions of arbitrary shapes, a boundary fitting method is known as a computational grid generation method using elliptic partial differential equations. In the boundary fitting method, a grid is generated using the following Poisson equation.
境界条件は例えば第4図(a)のような物理座標系では
、
ここで(x、y)は物理座標系の座標を表わしくξ、η
)は格子に沿った曲線座標系の座標を表わす。ξ=一定
、η=一定の線をたどれば計算格子の生成ができる。即
ち離散化されたξ=1・・・n、η=1・・・mに対応
する座標(x(ξ、η)。The boundary conditions are, for example, in a physical coordinate system as shown in Figure 4(a), where (x, y) represent the coordinates of the physical coordinate system, and ξ, η
) represents coordinates in a curvilinear coordinate system along the grid. A computational grid can be generated by tracing the line where ξ = constant and η = constant. That is, the coordinates (x(ξ, η)) corresponding to discretized ξ=1...n, η=1...m.
y(ξ、η))(nXm個)が求まれば格子が生成でき
たことになる。If y(ξ, η)) (nXm pieces) are found, it means that the lattice has been generated.
実際には、例えば第4図(a)のような物理座標系を第
4図(b)のような(ξ、η)に沿った正規格子に写像
して計算する。つまり (1)、(2)式の従属変数と
独立変数とを入れ換えた次の準線形偏微分方程式を、差
分法により解くことによって計算格子を生成する。In practice, calculations are performed by mapping a physical coordinate system as shown in FIG. 4(a) onto a regular grid along (ξ, η) as shown in FIG. 4(b). In other words, a computational grid is generated by solving the following quasi-linear partial differential equation in which the dependent variables and independent variables in equations (1) and (2) are swapped using the difference method.
ここで である。境界条件は例えば第4図(b)では、となる。here It is. For example, the boundary condition in FIG. 4(b) is as follows.
またP(ξ、η)、Q(ξ、η)は格子の分布を制御す
るための関数である。Further, P (ξ, η) and Q (ξ, η) are functions for controlling the distribution of the lattice.
従来の技術では第5図に示すような処理の流れで格子を
生成していた。In the conventional technology, a grid was generated using the processing flow shown in FIG.
ステップ■:境界条件等の入力。Step ■: Input boundary conditions, etc.
ステップ■:関数P、Qの入力。Step ■: Input functions P and Q.
ステップ■:境界条件、閏数P、Qをもとに(4)式を
解き格子を生成。Step ■: Solve equation (4) based on the boundary conditions and leap numbers P and Q to generate a grid.
ステップ■:結果の出力。Step ■: Outputting the results.
ステップ■:格子分布が希望通りならステップ■へ。そ
うでなければ関数P、 Q
を変えてステップ■へ。Step ■: If the grid distribution is as desired, proceed to step ■. If not, change the functions P and Q and go to step ■.
ステップ■:格子データ出力。Step ■: Output grid data.
以上の従来技術については、ジョー F、 l−ンプ
ソン他[数値格子生成−基礎と応用−J (1985
年、ノースーホランド)(英文名 Joe F、Tho
mpsonet、al、 rNumerical Gu
rid Generation−Foundation
sand Applications−J (1985
,North−Holland)に詳述されている。Regarding the above conventional techniques, see Joe F., Lampson et al. [Numerical grid generation - Basics and applications - J (1985
Year, North Holland) (English name: Joe F, Tho
mpsonet, al, rNumerical Gu
rid Generation-Foundation
sand Applications-J (1985
, North-Holland).
しかしながら従来技術では、関数P、Qの値によって格
子がどのような分布になるかは計算結果を見なければ分
からないため、1回の計算で希望通りの格子分布が得ら
れるのは極めて困難であった。However, with conventional technology, it is impossible to know what kind of distribution the lattice will have depending on the values of the functions P and Q without looking at the calculation results, so it is extremely difficult to obtain the desired lattice distribution with a single calculation. there were.
従って試行錯誤により関数P、Qの値を決定し格子生成
を行わなければならず、また関数P、 Qの値の選び方
には勘と経験が要求されるという欠点があった。Therefore, the values of the functions P and Q had to be determined by trial and error to generate the grid, and the selection of the values of the functions P and Q required intuition and experience.
本発明の目的は、試行錯誤なしに希望の分布を持つ格子
を生成するための計算格子生成方式を提供することにあ
る。An object of the present invention is to provide a computational grid generation method for generating grids with a desired distribution without trial and error.
本発明の計算格子生成方式は、計算に必要な境界条件等
のデータ及び格子分布方法のデータを入力するためのデ
ータ入力手段と、
入力された境界条件等のデータを記憶する入力データ記
憶手段と、
入力された格子分布方法のデータを記憶する格子分布方
法記憶手段と、
入力データ記憶手段のデータをもとに格子データを生成
する格子生成手段と、
格子データをもとに格子分布方法記憶手段のデータに従
ってスプライン補間により格子分布を変更するスプライ
ン補間計算手段と、
スプライン補間計算手段の出力をもとに格子分布制御関
数の値を計算する格子分布制御関数計算手段と、
スプライン補間計算手段の計算結果及び格子分布制御関
数計算手段の計算結果を記憶するための格子データ記憶
手段とを有している。The computational grid generation method of the present invention includes a data input means for inputting data such as boundary conditions necessary for calculation and data of a grid distribution method, and an input data storage means for storing input data such as boundary conditions. , a lattice distribution method storage means for storing input lattice distribution method data, a lattice generation means for generating lattice data based on the data in the input data storage means, and a lattice distribution method storage means based on the lattice data. spline interpolation calculation means for changing the lattice distribution by spline interpolation according to the data; lattice distribution control function calculation means for calculating the value of the lattice distribution control function based on the output of the spline interpolation calculation means; and calculation of the spline interpolation calculation means. and lattice data storage means for storing the results and calculation results of the lattice distribution control function calculation means.
第1図は本発明の計算格子生成方式の一実施例のブロッ
ク図である。FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the computational grid generation method of the present invention.
本実施例の計算格子生成方式は、計算に必要な境界条件
等のデータ及び格子分布方法のデータを入力するための
データ入力手段1と、入力された境界条件等のデータを
記憶する入力データ記憶手段2と、入力された格子分布
方法のデータを記憶する格子分布方法記憶手段3と、入
力データ記憶手段2のデータをもとに格子データを生成
する格子生成手段4と、格子データをもとに格子分布方
法記憶手段3のデータに従ってスプライン補間により格
子分布を変更するスプライン補間計算手段5と、スプラ
イン補間計算手段5の出力結果をもとに関数P、Qの値
を計算する関数P、Q計算手段6と、スプライン補間計
算手段5の計算結果及び関数P、Q計算手段5の計算結
果を記憶するための格子データ記憶手段7とを有してい
る。The calculation grid generation method of this embodiment includes a data input means 1 for inputting data such as boundary conditions necessary for calculation and data of a grid distribution method, and an input data storage for storing input data such as boundary conditions. means 2, a lattice distribution method storage means 3 for storing data of the input lattice distribution method, a lattice generation means 4 for generating lattice data based on the data in the input data storage means 2; a spline interpolation calculation means 5 for changing the lattice distribution by spline interpolation according to the data in the lattice distribution method storage means 3; and functions P and Q for calculating the values of the functions P and Q based on the output results of the spline interpolation calculation means 5. It has calculation means 6 and grid data storage means 7 for storing the calculation results of the spline interpolation calculation means 5 and the calculation results of the function P and Q calculation means 5.
以上の構成の計算格子生成方式が計算機上で実施される
場合には、データ入力手段1は例えば端末のエディタ等
であり、記憶手段2. 3. 7は例えば磁気ディスク
装置やメモリ装置等である。When the computational grid generation method with the above configuration is implemented on a computer, the data input means 1 is, for example, an editor on a terminal, and the storage means 2. 3. 7 is, for example, a magnetic disk device or a memory device.
次に、本実施例の動作を第2図のフローチャートを参照
しながら説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained with reference to the flowchart shown in FIG.
データ入力手段1から、境界条件等の計算に必要なデー
タ及び格子分布方法のデータが入力され(ステップ■、
■)、これらのデータは入力データ記憶手段2及び格子
分布方法記憶手段3に記憶される。Data necessary for calculation of boundary conditions etc. and data of grid distribution method are inputted from data input means 1 (step
(2) These data are stored in the input data storage means 2 and the lattice distribution method storage means 3.
例えば入力データ記憶手段2に第3図(a)に示される
データが入力された場合、格子生成手段4においては(
3)式の関数P、 Qを零としだ式を解くことによって
第3図(b)のごとき格子データが生成される。For example, when the data shown in FIG. 3(a) is input to the input data storage means 2, the grid generation means 4 stores (
3) Grid data as shown in FIG. 3(b) is generated by setting the functions P and Q of the equation to zero and solving the equation.
(6)式は差分法により離散近似され連立−次方程式に
変換して解かれるが、(6)式は準線形方程式となるの
で反復計算が必要となる。計算は反復回数をkとすると
、
ステップ0:入力データをもとに代数的な内挿により初
期格子を計算し結果を
(x、y)。、に=1として記憶す
る。Equation (6) is discretely approximated by the finite difference method and converted into simultaneous-order equations to be solved; however, since Equation (6) is a quasi-linear equation, repeated calculations are required. Let k be the number of iterations for the calculation. Step 0: Calculate the initial grid by algebraic interpolation based on the input data and obtain the result (x, y). , is stored as =1.
ステップ@:に一1回目のデータ(x+ 3’) k
−+をもとに(4)式により係数α。Step @: 11th data (x+3') k
The coefficient α is calculated by equation (4) based on −+.
β、γを計算し連立−次方程式の 係数行列を作成する。Calculate β and γ and calculate the simultaneous -order equations. Create a coefficient matrix.
ステップ■:係数行列と入力データである境界条件とに
より連立−次方程式を解
き格子データ(x、y)i+を生成
する。Step (2): Solve simultaneous-order equations using the coefficient matrix and boundary conditions as input data to generate grid data (x, y)i+.
ステップ@: (x、 y) *と(X+ y)
*−rとを比較し、その差が収束条件を満
足すれば反復を終了する。そうで
なければに=に+lとしてステラ
プ■へ戻る。Step @: (x, y) * and (X+ y)
*−r, and if the difference satisfies the convergence condition, the iteration ends. Otherwise, set = to +l and return to Stellap ■.
のように行われる。It is done like this.
こうして計算された第3図(b)のごとき格子データに
おいて、格子分布を「格子点がη=一定の線にそって2
乗の分布をするように内側に集中させる。」ことを考え
、これを式で表わすと、S (η) =L ・((77
−1) / (m−1) ) ”(η=1・・・m)
(7)
となる。ここでLはη=一定の曲線の長さである。In the lattice data calculated in this way as shown in Figure 3(b), the lattice distribution is defined as ``the lattice points are 2 along the line with η = constant.''
Concentrate inside so that it has a power distribution. ” and express this in the formula, S (η) = L ・((77
-1) / (m-1) ) ”(η=1...m)
(7) becomes. Here, L is η=length of a constant curve.
Sはη=1からの距離を表す関数である。S is a function representing the distance from η=1.
スプライン補間計算手段5においては、第3図(b)の
格子データをもとにη=一定の曲線を表すための補間デ
ータを作成した後、(7)式にしたがってη=一定の曲
線上に格子点を分布させて希望通りの格子データを生成
する(ステップ0)。In the spline interpolation calculation means 5, after creating interpolation data to express a curve with η=constant based on the grid data of FIG. Grid points are distributed to generate desired grid data (step 0).
その結果を第3図(C)に示す。The results are shown in FIG. 3(C).
関数P、Q計算手段6においては、スプライン補間計算
手段5の計算結果データをもとに(3)弐を用いてP及
びQの値を計算する(ステップ[相])。The function P, Q calculation means 6 calculates the values of P and Q using (3) 2 based on the calculation result data of the spline interpolation calculation means 5 (step [phase]).
スプライン補間計算手段5で再計算された格子データ及
び関数P、 Q計算手段6で計算されたP及びQの値は
格子データ記憶手段7に記憶され、これら計算結果は、
例えばグラフィックデイスプレィ出力やプリンタ出力に
よって確認することができる(ステップ0)。The lattice data and function P recalculated by the spline interpolation calculation means 5, and the values of P and Q calculated by the Q calculation means 6 are stored in the lattice data storage means 7, and these calculation results are
For example, it can be confirmed by outputting a graphic display or a printer (step 0).
以上説明した通り、計算格子生成を行う場合に本発明の
計算格子生成方式を用いると、希望通りの格子分布を持
った計算格子を試行錯誤することなしに極めて容易に生
成することができる。As explained above, when the computational grid generation method of the present invention is used to generate a computational grid, a computational grid having a desired grid distribution can be generated extremely easily without trial and error.
第1図は本発明の計算格子生成方式を表すブロック図、
第2図は第1図の計算格子生成方式の動作を説明するた
めのフローチャートを示す図、第3図は第1図の計算格
子生成方式の動作説明に供する図であり、第3図(a)
は入力データの例を、第3図(b)は方程式(6)式を
用いて生成した格子データの例を、第3図(C)はスプ
ライン補間を用いて格子分布を変化させた例を示す図、
第4図は(x、 y)座標系と(ξ、η)座標系の写
像関係を示す図、
第5図は従来技術による計算格子生成方式のフローチャ
ートを示す図である。
l・・・データ入力手段
2・・・入力データ記憶手段
3・・・格子分布方法記憶手段
4・・・格子生成手段
5・・・スプライン補間計算手段
6・・・関数P、 Q計算手段
7・・・格子データ記憶手段
第1図
第2図
第4図FIG. 1 is a block diagram showing the computational grid generation method of the present invention, FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the computational grid generation method of FIG. 1, and FIG. 3 is a block diagram showing the computational grid generation method of FIG. FIG. 3(a) is a diagram for explaining the operation of the generation method.
Figure 3(b) shows an example of input data, Figure 3(b) shows an example of grid data generated using equation (6), and Figure 3(C) shows an example of changing the grid distribution using spline interpolation. FIG. 4 is a diagram showing the mapping relationship between the (x, y) coordinate system and the (ξ, η) coordinate system, and FIG. 5 is a diagram showing a flowchart of the computational grid generation method according to the prior art. l... Data input means 2... Input data storage means 3... Lattice distribution method storage means 4... Lattice generation means 5... Spline interpolation calculation means 6... Function P, Q calculation means 7 ...Grid data storage means Fig. 1 Fig. 2 Fig. 4
Claims (1)
法のデータを入力するためのデータ入力手段と、 入力された境界条件等のデータを記憶する入力データ記
憶手段と、 入力された格子分布方法のデータを記憶する格子分布方
法記憶手段と、 入力データ記憶手段のデータをもとに格子データを生成
する格子生成手段と、 格子データをもとに格子分布方法記憶手段のデータに従
ってスプライン補間により格子分布を変更するスプライ
ン補間計算手段と、 スプライン補間計算手段の出力をもとに格子分布制御関
数の値を計算する格子分布制御関数計算手段と、 スプライン補間計算手段の計算結果及び格子分布制御関
数計算手段の計算結果を記憶するための格子データ記憶
手段とを有する計算格子生成方式。(1) Data input means for inputting data such as boundary conditions and grid distribution method data required for calculation, input data storage means for storing input data such as boundary conditions, and input grid distribution. lattice distribution method storage means for storing method data; lattice generation means for generating lattice data based on the data in the input data storage means; Spline interpolation calculation means for changing the lattice distribution; Lattice distribution control function calculation means for calculating the value of the lattice distribution control function based on the output of the spline interpolation calculation means; Calculation results of the spline interpolation calculation means and the lattice distribution control function. A computational grid generation method comprising grid data storage means for storing calculation results of the calculation means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4192888A JPH01217562A (en) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | System for generating computing grid |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4192888A JPH01217562A (en) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | System for generating computing grid |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01217562A true JPH01217562A (en) | 1989-08-31 |
Family
ID=12621899
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4192888A Pending JPH01217562A (en) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | System for generating computing grid |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01217562A (en) |
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-
1988
- 1988-02-26 JP JP4192888A patent/JPH01217562A/en active Pending
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