JPH06348790A - Shape modeling device - Google Patents

Shape modeling device

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Publication number
JPH06348790A
JPH06348790A JP5138122A JP13812293A JPH06348790A JP H06348790 A JPH06348790 A JP H06348790A JP 5138122 A JP5138122 A JP 5138122A JP 13812293 A JP13812293 A JP 13812293A JP H06348790 A JPH06348790 A JP H06348790A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
obstacle
shape
equation
read
area
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5138122A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Kitagami
浩一 北上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Publication of JPH06348790A publication Critical patent/JPH06348790A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a modeling device capable of modeling the shape of an obstruction only by input to specify the obstruction. CONSTITUTION:The range of an analysis area and the number of division or the division width (three directions of x, y and z) of the area are read (S11), and a grid used in differential method analysis is generated, and the coordinate value of a grid point is obtained (S12) based on the read data. If a plotting mode is the input of a coordinate value (S13, S14), the coordinate values for three points located on a plane are read in (S15), and the equation of the plane is obtained (S16), and the coordinate value of one point located on the inside of the obstruction is read (S17). The value of the equation of the plane is decided (S18), and the coefficient of the value is inverted (S19) when it shows a positive value, and a ratio (volume ratio) of a volume through which fluid can pass in a cell, to a cell volume and an area (area ratio) through which the fluid can pass in each cell surface are obtained (S21) by a FAVOR method, then, the shape of the obstruction is plotted (S22).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、差分法による流体数値
計算において障害物の輪郭がセル内部を横切る場合で
も、該障害物の輪郭を正確に捕らえられるFAVOR法
(C.W.Hirt andJ.M.Sicilian,Proc.Fourth Internationa
l Conf.Ship.Hydro.,National Academyof Science(198
5))に基づいて、障害物の形状を作成する形状モデリン
グ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a FAVOR method capable of accurately capturing the contour of an obstacle even if the contour of the obstacle crosses the inside of a cell in the numerical fluid calculation by the difference method.
(CWHirt and J.M.Sicilian, Proc.Fourth Internationa
l Conf.Ship.Hydro., National Academy of Science (198
The present invention relates to a shape modeling device that creates the shape of an obstacle based on 5)).

【0002】[0002]

【従来の技術】FAVOR法をプログラム化した従来の
形状モデリング装置において、幾つかの面で構成される
障害物をモデル化する場合、予め各々の面を表す面の方
程式を求め、更にその面のどちら側に障害物が存在する
のかを利用者が判定し、上述の面の方程式の各係数の符
号をチェックして該形状モデリング装置に入力するよう
に構成されている。
2. Description of the Related Art In a conventional shape modeling apparatus in which the FAVOR method is programmed, when modeling an obstacle composed of several surfaces, the equations of the surfaces representing the respective surfaces are obtained in advance, and It is configured such that the user determines on which side the obstacle exists, the sign of each coefficient of the above equation of the surface is checked, and the sign is input to the shape modeling apparatus.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、解析領
域内にモデリングすべき障害物が数多く存在するような
場合、各々の面の方程式を一々別に計算しなければなら
ないため、非常に手間がかかると共に、誤りを犯す頻度
も多くなるという問題があった。また、面の方程式を求
める手段として今求めようとする面内に存在する3つの
点、すなわち点1,点2,点3の座標値(x,y,z)
を求め、これを基に4行4列の行列式を計算することに
なるが、数値解析を行おうとする利用者に対して、幾度
も計算を強いるという問題もあった。
However, when there are many obstacles to be modeled in the analysis area, the equations for each surface must be calculated individually, which is very time-consuming. There was a problem that the frequency of making mistakes also increased. Further, as a means for obtaining the equation of the surface, the coordinate values (x, y, z) of three points existing in the surface to be obtained, that is, point 1, point 2 and point 3
Then, the determinant of 4 rows and 4 columns is calculated based on this, but there is also a problem that the user who intends to perform the numerical analysis is forced to perform the calculation many times.

【0004】本発明は、上記課題を解決するために成さ
れたもので、障害物を特定する簡単な入力だけで障害物
の形状をモデル化できる形状モデリング装置を提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a shape modeling apparatus capable of modeling the shape of an obstacle only by a simple input for specifying the obstacle.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る形状モデリング装置は以下の構成を有
する。即ち、障害物の形状を作成する形状モデリング装
置において、障害物の形状を特定するデータを読み込む
読み込み手段と、該読み込み手段で読み込んだデータに
基づいて、障害物の形状をモデル化する形状モデリング
手段とを有する。
In order to achieve the above object, a shape modeling apparatus according to the present invention has the following configuration. That is, in a shape modeling device for creating the shape of an obstacle, a reading means for reading data specifying the shape of the obstacle and a shape modeling means for modeling the shape of the obstacle based on the data read by the reading means. Have and.

【0006】[0006]

【作用】かかる構成において、障害物の形状を特定する
データを読み込み、そのデータに基づいて障害物の形状
をモデリングするように動作する。
In this structure, the data for specifying the shape of the obstacle is read, and the shape of the obstacle is modeled based on the data.

【0007】[0007]

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明に係る好適
な一実施例を詳細に説明する。 <第1の実施例>図1は、第1の実施例における形状モ
デリング装置の構成を示す概略ブロック図である。図示
するように、形状モデリング装置10は、入力データ読
み取り部11、格子生成部12、面の方程式計算部1
3、符号判定部14、体積率,面積率計算部15、障害
物輪郭描画部16、重ね画き判定部17、係数出力部1
8の各部で構成され、ディスプレイ20、キー・ボード
30が接続されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. <First Embodiment> FIG. 1 is a schematic block diagram showing the arrangement of a shape modeling apparatus according to the first embodiment. As shown in the figure, the shape modeling apparatus 10 includes an input data reading unit 11, a grid generation unit 12, and a surface equation calculation unit 1.
3, code determination unit 14, volume ratio, area ratio calculation unit 15, obstacle contour drawing unit 16, overlay drawing determination unit 17, coefficient output unit 1
The display 20 and the key board 30 are connected to each other.

【0008】以下、以上の構成からなる本装置の動作を
図2に示すフローチャートに従って説明する。所定の初
期化が終了し本装置の利用が開始されると、まず入力デ
ータ読み取り部11にて、解析領域の範囲とその領域の
分割数あるいは分割幅(x,y,zの3方向分)を読み
取る(ステップS11)。この読み取り方法は、予め本
装置の内部にテキスト・イメージでデータを作成してお
き、そのデータを読み込むようにしても良いし、ディス
プレイ20にデータの入力を促すメッセージを出力して
該ディスプレイ20から読み取るようにしても良い。
The operation of the present apparatus having the above configuration will be described below with reference to the flow chart shown in FIG. When the predetermined initialization is completed and the use of the apparatus is started, first, the input data reading unit 11 determines the range of the analysis area and the division number or division width (for three directions of x, y, z) of the area. Is read (step S11). In this reading method, data may be created in advance as a text image in the present apparatus and the data may be read, or a message prompting for data input may be output to the display 20 from the display 20. You may read it.

【0009】例えば、図3に示すような3面図で与えら
れた障害物のまわりの流体の流れを解析する場合を例に
説明すると、表1に示すようなデータを読み取らせてや
れば良い。
For example, the case of analyzing the flow of a fluid around an obstacle given in a three-sided view as shown in FIG. 3 will be described as an example, and the data shown in Table 1 may be read. .

【0010】[0010]

【表1】 [Table 1]

【0011】この場合、x,y,zの3方向すべてにお
いて分割幅は3.0である。次に、格子生成部12にお
いて、ステップS11で読み取ったデータに基づき、差
分法解析で使用される格子を生成し、格子点の座標値等
のデータを作成し、保持する(ステップS12)。そし
て、入力データ読み取り部11よりこれから計算する障
害物の描画を複数個重ね書きするか否かを示す描画モー
ドを読み込み、選択する(ステップS13)。本例の場
合、障害物は1つなので、重ね書きをしないモードが選
択される。
In this case, the division width is 3.0 in all three directions of x, y and z. Next, the grid generation unit 12 generates a grid used in the difference method analysis based on the data read in step S11, creates data such as coordinate values of grid points, and holds the data (step S12). Then, the input data reading unit 11 reads and selects a drawing mode indicating whether or not a plurality of obstacle drawings to be calculated will be overwritten (step S13). In the case of this example, since there is one obstacle, the mode in which overwriting is not performed is selected.

【0012】次に、座標値の入力か否かを判断し(ステ
ップS14)、ここで座標値の入力であれば、入力デー
タ読み取り部11にて、図4に示す障害物を構成してい
る面を特定するために、各面内に位置する代表的な3つ
の点、すなわち点1,点2,点3の座標値(x,y,
z)を読み込む(ステップS15)。このとき、x,
y,z面に平行な面については、3次元空間内領域の下
限界及び上限界という観点から障害物の存在領域を特定
できる。従って、本例においては、面oabcが唯一ス
テップS15での対象となる。また、面oabc内に含
まれる代表的な3つの点としては、点o,点a,点bな
どが考えられる。このとき、便宜上点oを3次元空間内
の座標原点として処理するならば、ステップS15で読
み込ませるべきデータは表2に示すようなものである。
Next, it is judged whether or not the coordinate value is inputted (step S14). If the coordinate value is inputted here, the input data reading section 11 constitutes the obstacle shown in FIG. In order to specify a surface, the coordinate values (x, y,
z) is read (step S15). At this time, x,
With respect to the plane parallel to the y and z planes, the existence region of the obstacle can be specified from the viewpoints of the lower limit and the upper limit of the three-dimensional space region. Therefore, in this example, the surface oabc is the only target in step S15. In addition, a point o, a point a, a point b, and the like are conceivable as three representative points included in the surface oabc. At this time, if the point o is processed as the coordinate origin in the three-dimensional space for convenience, the data to be read in step S15 is as shown in Table 2.

【0013】[0013]

【表2】 [Table 2]

【0014】表2に示した座標値はすべて、図3から特
定できる。次に、面の方程式計算部13にて、表2の座
標値を基に面の方程式を求める(ステップS16)。こ
こでは、公式化されている4行4列の面の方程式をサラ
スの方法で展開した代数方程式を用意しておき、表2の
値を使ってこの代数方程式内に含まれている各係数を求
めるようにしておけば良い。図4の例の場合、 FV=−125y+50z=0 …(1) を意味すべく、変数yの係数として“−125”、変数
zの係数として“50”という結果が得られ、保持され
る(図5参照)。
All the coordinate values shown in Table 2 can be specified from FIG. Next, the surface equation calculation unit 13 obtains a surface equation based on the coordinate values in Table 2 (step S16). Here, an algebraic equation obtained by expanding the formalized 4 × 4 surface equation by the method of Saras is prepared, and each coefficient included in this algebraic equation is obtained using the values in Table 2. You just have to do it. In the case of the example of FIG. 4, FV = −125y + 50z = 0 (1) is meant, and a result of “−125” is obtained as the coefficient of the variable y and “50” is obtained as the coefficient of the variable z, and held ( (See FIG. 5).

【0015】そして、ステップS16で求めた面のどち
ら側が障害物の存在する領域なのかを特定するために、
図3及び図4に示す障害物内部に位置する点の座標値を
入力データ読み取り部11より読み込む(ステップS1
7)。ここで、FVの値が負である領域が障害物存在領
域であることを、FAVOR法による体積率,面積率計
算部内15に予め定義しておく必要がある。例えば、表
3に示すようなデータが考えられる。
Then, in order to specify which side of the surface obtained in step S16 is the area where the obstacle exists,
The coordinate values of the points located inside the obstacle shown in FIGS. 3 and 4 are read from the input data reading unit 11 (step S1).
7). Here, it is necessary to previously define in the volume ratio / area ratio calculation unit 15 by the FAVOR method that the region where the FV value is negative is the obstacle existence region. For example, the data shown in Table 3 can be considered.

【0016】[0016]

【表3】 [Table 3]

【0017】この表3の値を前記式(1)に代入する
と、FVの値は負値となる。従って、ステップS16で
求めた変数yの係数“−125”と、変数zの係数“5
0”という結果は、このままステップS20で使用す
る。場合によっては、 FV=125y−50z=0 …(2) という形で面の方程式が求められることがある。この場
合、確かに障害物内部に存在する点iの座標値(表3)
を代入してもFVの値は負にならない。従って、面の方
程式の値を判定し(ステップS18)、負でなければ面
の方程式(2)の係数の符号をすべて変える必要がある
(ステップS19、(+)であれば(−)へ、(−)で
あれば(+)へ変える)。
By substituting the values in Table 3 into the equation (1), the value of FV becomes a negative value. Therefore, the coefficient “−125” of the variable y and the coefficient “5” of the variable z obtained in step S16
The result of “0” is used as it is in step S20. In some cases, a surface equation may be obtained in the form of FV = 125y−50z = 0 (2). Coordinate value of existing point i (Table 3)
Even if is substituted, the value of FV does not become negative. Therefore, it is necessary to judge the value of the equation of the surface (step S18), and to change all the signs of the coefficients of the equation (2) of the surface if it is not negative (step S19, if (+), go to (-), If it is (-), change it to (+)).

【0018】次に、体積率,面積率計算部15にて、F
AVOR法により、セル内の流体通過可能体積のセル体
積に対する比率(体積率)と、各セル面内の流体通過可
能な面積(面積率)を求める(ステップS21)。この
FAVOR法によれば、セル内を横切るような状態で障
害物の周辺形状が位置していてもその輪郭をある程度認
識した状態で流体シミュレーションが可能となる。この
方法を使用しない差分法では、直方体若しくは立方体の
セル中に障害物が存在するか否かだけで判断するため、
障害物の輪郭が直方体若しくは立方体でむしり取られた
ようなものになってしまう。
Next, in the volume ratio / area ratio calculation unit 15, F
By the AVOR method, the ratio (volume ratio) of the fluid passable volume in the cell to the cell volume and the fluid passable area (area ratio) in each cell surface are obtained (step S21). According to this FAVOR method, even if the peripheral shape of an obstacle is positioned so as to cross the inside of the cell, the fluid simulation can be performed while recognizing the contour of the obstacle to some extent. In the difference method that does not use this method, since it is determined only by whether or not there is an obstacle in a rectangular cell or a cubic cell,
The outline of the obstacle is peeled off by a rectangular parallelepiped or a cube.

【0019】次に、障害物輪郭描画部16にて、ステッ
プS21で求めた体積率及び面積率から障害物の輪郭デ
ータを作成し、障害物の輪郭をディスプレイ20に描画
する(ステップS22)。本例では、結果は図4に示す
ようなものとなる。そして、重ね画き判定部17にて、
処理続行か判断し(ステップS23)、別の障害物に対
してもステップS13からステップS22までの処理を
行う場合には処理続行が選択される。本例では、障害物
は他にないのでステップS24に移る。
Next, the obstacle contour drawing unit 16 creates obstacle contour data from the volume ratio and the area ratio obtained in step S21, and draws the obstacle contour on the display 20 (step S22). In this example, the result is as shown in FIG. Then, in the overlap drawing determination unit 17,
It is determined whether to continue the processing (step S23), and if the processing from step S13 to step S22 is performed on another obstacle, the processing continuation is selected. In this example, since there are no other obstacles, the process proceeds to step S24.

【0020】次に、係数出力部18にて、図5に示すよ
うな結果をディスプレイ20若しくはファイルに書き込
んで終了する(ステップS24)。尚、この結果を保持
しておけば、ステップS14にて、“No”の選択をし
た後、ステップS20にて、この結果を読み込ませるこ
とで図4の形状モデリングがいつでも再現できる。この
ように、第1の実施例によれば、解析領域のモデル化を
行う際に、必要となる障害物の定義において、障害物を
構成する各面内に存在する3つの点、すなわち点1,点
2,点3の座標値(x,y,z)を入力するだけで済ま
せられるという効果がある。
Next, the coefficient output unit 18 writes the result as shown in FIG. 5 in the display 20 or the file and ends the processing (step S24). If this result is held, the shape modeling of FIG. 4 can be reproduced at any time by selecting "No" in step S14 and then reading this result in step S20. As described above, according to the first embodiment, when the analysis region is modeled, in the definition of the obstacle required, three points existing in each plane forming the obstacle, that is, point 1 , There is an effect that all that is required is to input the coordinate values (x, y, z) of the points 2 and 3.

【0021】<第2の実施例>次に、図面を参照しなが
ら本発明に係る第2の実施例を詳細に説明する。差分法
による流体数値計算において障害物の輪郭がセル内部を
横切る場合でも、該障害物の輪郭を正確に捕らえられる
FAVOR法をプログラム化した従来の形状モデリング
装置では、障害物をモデル化する場合に、その障害物を
構成する平面あるいは曲面を、以下に示すようなカッコ
のない2次関数で指定するように限定されており、しか
もその各項の係数のみを入力させている。
<Second Embodiment> Next, a second embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Even when the contour of the obstacle crosses the inside of the cell in the fluid numerical calculation by the difference method, the conventional shape modeling device programmed with the FAVOR method can accurately capture the contour of the obstacle, when the obstacle is modeled. The plane or curved surface that constitutes the obstacle is limited to be specified by a quadratic function without parentheses as shown below, and only the coefficient of each term is input.

【0022】 CX2(i)・x2+CY2(i)・y2+CZ2(i)・z2 +CXY(i)・x・y+CYZ(i)・y・z+CXZ(i)・x・z +CX(i)・x+CY(i)・y+CZ(i)・z+CRXY(i)・ √(x2+y2)+CC(i)=0 …(3) 即ち、中心座標が(1,1,1)で半径2の球を障害物
としてモデル化する場合でも、 (x-1)2+(y-1)2+(z-1)2-4=0 …(4) という入力は許さずに、これを展開した、 x2-2x+y2-2y+z2-2z-1=0 …(5) を示唆すべく、 CX2(1)=1.0,CX(1)=-2.0, CY2(1)=1.0,CY(1)=-2.0, CZ2(1)=1.0,CZ(1)=-2.0, CC(1)=-1.0 …(6) という入力をさせている。ここで、CX2(1),CX(1),CY2
(1),CY(1),CZ2(1),CZ2(1)はそれぞれ、x 2,x,y2,y,z2,z
各項の係数、CC(1) は定数項を表わしている。
CX2 (i) ・ x 2 + CY2 (i) ・ y 2 + CZ2 (i) ・ z 2 + CXY (i) ・ x ・ y + CYZ (i) ・ y ・ z + CXZ (i) ・x ・ z + CX (i) ・ x + CY (i) ・ y + CZ (i) ・ z + CRXY (i) ・ √ (x 2 + y 2 ) + CC (i) = 0… (3) , Even if a sphere with center coordinates of (1,1,1) and radius 2 is modeled as an obstacle, (x-1) 2 + (y-1) 2 + (z-1) 2 -4 = 0 … (4) is not allowed, and it is expanded to show x 2 -2x + y 2 -2y + z 2 -2z-1 = 0… (5), CX2 (1) = 1.0, CX (1) =-2.0, CY2 (1) = 1.0, CY (1) =-2.0, CZ2 (1) = 1.0, CZ (1) =-2.0, CC (1) =-1.0… (6) Inputting. Where CX2 (1), CX (1), CY2
(1), CY (1), CZ2 (1), CZ2 (1) are respectively x 2 , x, y 2 , y, z 2 , z
The coefficient of each term, CC (1), represents the constant term.

【0023】しかし、式(6)のような入力のみを受け
付ける方法では、先に示した球形の障害物について配置
したい位置が(1,1,1)ではなく(2,2,2)で
あった場合に、 x2-4x+y2-4y+z2-4z+8=0 …(7) を示唆すべく、 CX2(1)=1.0,CX(1)=-4.0, CY2(1)=1.0,CY(1)=-4.0, CZ2(1)=1.0,CZ(1)=-4.0, CC(1)=8.0 …(8) という形で入力し直す必要があった。式(7)を得るに
は、式(4)において、“1”を“2”に置き換えて利
用者がいちいち展開してやる必要があった。このように
配置だけをずらそうとするだけで、いちいち球を表す方
程式を基に、展開操作を施さなければならなかった。
However, in the method of accepting only the input as in the equation (6), the position to be arranged for the spherical obstacle shown above is not (1,1,1) but (2,2,2). In this case, CX2 (1) = 1.0, CX (1) =-4.0, CY2 (1) to suggest x 2 -4x + y 2 -4y + z 2 -4z + 8 = 0 (7) = 1.0, CY (1) =-4.0, CZ2 (1) = 1.0, CZ (1) =-4.0, CC (1) = 8.0… (8) It was necessary to re-input. In order to obtain the expression (7), it is necessary for the user to expand the expression "4" by replacing "1" with "2". By just trying to shift the arrangement like this, the expansion operation had to be performed based on the equations representing the spheres one by one.

【0024】第2の実施例は、上記課題を解決するため
に成されたもので、形状を表す関数があるような形状で
は、その形状を特定する形状関数による入力を許し、特
定のパラメータ変更を簡単に反映できる形状モデリング
装置を提供することを目的とする。図6は、第2の実施
例における形状モデリング装置の構成を示すブロック図
である。図中、11は入力データ読み取り部、12は格
子生成部、15は体積率、面積率計算部、16は障害物
輪郭描画部、17は重ね画き判定部、18は係数出力
部、19は特定形状関数フラグ判定部、20はディスプ
レイ、及び30はキーボードである。
The second embodiment was made in order to solve the above-mentioned problem, and in the case of a shape having a function representing the shape, the input by the shape function for specifying the shape is allowed and the specific parameter is changed. It is an object of the present invention to provide a shape modeling device that can easily reflect the above. FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the shape modeling apparatus according to the second embodiment. In the figure, 11 is an input data reading unit, 12 is a grid generation unit, 15 is a volume ratio and area ratio calculation unit, 16 is an obstacle contour drawing unit, 17 is an overlay drawing determination unit, 18 is a coefficient output unit, and 19 is specific. A shape function flag determination unit, 20 is a display, and 30 is a keyboard.

【0025】以下、以上の構成からなる本装置の動作を
図7に示すフローチャートに従って説明する。所定の初
期化が終了し本装置の利用が開始されると、まず入力デ
ータ読み取り部11にて、解析領域の範囲とその領域の
分割数あるいは分割幅(x,y,zの3方向分)を読み
取る(ステップS31)。この読み取り方法は、予め本
装置の内部にテキスト・イメージでデータを作成してお
き、そのデータを読み込むようにしても良いし、ディス
プレイ20にデータの入力を促すメッセージを出力して
該ディスプレイ20から読み取るようにしても良い。
The operation of the present apparatus having the above configuration will be described below with reference to the flow chart shown in FIG. When the predetermined initialization is completed and the use of the apparatus is started, first, the input data reading unit 11 determines the range of the analysis area and the division number or division width (for three directions of x, y, z) of the area. Is read (step S31). In this reading method, data may be created in advance as a text image in the present apparatus and the data may be read, or a message prompting for data input may be output to the display 20 from the display 20. You may read it.

【0026】例えば、図8に示すように中心座標が
(1,1,1)で、半径が“2”の球のまわりの流体の
流れを解析する場合を例に説明すると、表4に示すよう
なデータを読み取らせてやれば良い。
For example, as shown in FIG. 8, the case of analyzing the flow of a fluid around a sphere having a center coordinate of (1, 1, 1) and a radius of "2" will be described as an example. It would be good if you could read such data.

【0027】[0027]

【表4】 [Table 4]

【0028】この場合、x,y,z3方向すべてにおい
て分割幅は3.0である。次に、格子生成部12におい
て、ステップS31で読み取ったデータに基づき、差分
法解析で使用される格子を生成し、格子点の座標値等の
データを作成し、保持する(ステップS32)。そし
て、入力データ読み取り部11よりこれから計算する障
害物の描画を複数個重ね書きするか否かを示す描画モー
ドを読み込み、選択する(ステップS33)。本例の場
合、障害物は1つなので、重ね書きをしないモードが選
択される。
In this case, the division width is 3.0 in all the x, y and z directions. Next, the grid generation unit 12 generates a grid used in the difference method analysis based on the data read in step S31, creates data such as coordinate values of grid points, and holds the data (step S32). Then, the input data reading unit 11 reads and selects a drawing mode indicating whether or not a plurality of obstacle drawings to be calculated will be overwritten (step S33). In the case of this example, since there is one obstacle, the mode in which overwriting is not performed is selected.

【0029】次に、入力データ読み取り部11にて、障
害物を表す入力データを読み込み、特定形状関数フラグ
判定部19にて、特定形状関数フラグが立っているかを
判定する(ステップS34)。このときの入力例は、図
9に示すようなものである。図9のFLG(i)は球や
円などのような特定の形状を表すか否かを示すフラグで
あり、FLG(i)=0の場合は一般的な2次関数を対
象にする(式(3)を参照)。図9では、FLG(i)
≠0なので、特定の形状を表す関数を利用することを示
している。その値は“2”であり、表5のような対応表
を予め作成しておくことにより、球の方程式を利用する
ものであることが識別できる(ステップS35)。
Next, the input data reading unit 11 reads the input data representing the obstacle, and the specific shape function flag determination unit 19 determines whether or not the specific shape function flag is set (step S34). An input example at this time is as shown in FIG. FLG (i) in FIG. 9 is a flag indicating whether or not it represents a specific shape such as a sphere or a circle. When FLG (i) = 0, a general quadratic function is targeted (equation (See (3)). In FIG. 9, FLG (i)
Since ≠ 0, it indicates that a function representing a specific shape is used. The value is "2", and it is possible to identify that the equation of the sphere is used by creating a correspondence table such as Table 5 in advance (step S35).

【0030】[0030]

【表5】 [Table 5]

【0031】従って、図9に示されるSPA(1),S
PB(1),SPC(1),SPR(1)の各値はすべ
て球の方程式に含まれるパラメータであることを認識す
る。即ち、球の方程式の一般形を、 (x-a)2+(y-b)2+(z-c)2-r2=0 …(9) とすれば、SPA(1),SPB(1),SPC
(1),SPR(1)は、それぞれ式(9)中の
“a”,“b”,“c”,“r”を意味していると認識
する。さて後のステップS38では、ある平面ないしは
曲面を境界にしてそのどちら側に実際に障害物があるか
を判定して流体の通過可能な領域を計算していく。ここ
での計算においては、利用する方程式として、平面の方
程式を用意したり、球の方程式を用意したりという具合
いに多種類用意するよりは、式(3)のような一般形の
方程式を1つだけ用意しておき、それを処理した方が効
率的である。
Therefore, SPA (1), S shown in FIG.
It is recognized that the values of PB (1), SPC (1) and SPR (1) are all parameters included in the sphere equation. That is, if the general form of the sphere equation is (xa) 2 + (yb) 2 + (zc) 2 -r 2 = 0 ... (9), SPA (1), SPB (1), SPC
It is recognized that (1) and SPR (1) mean “a”, “b”, “c”, and “r” in the equation (9), respectively. By the way, in a subsequent step S38, a certain plane or a curved surface is used as a boundary to determine which side of the obstacle actually exists, and the area through which the fluid can pass is calculated. In the calculation here, it is preferable to use a general equation such as Equation (3) rather than preparing many kinds of equations such as a plane equation and a sphere equation to be used. It is more efficient to prepare only one and process it.

【0032】そこで、ステップS36にて、式(3)と
式(9)との間の係数変換を自動的に行う。本例の場合
は、球の方程式を利用し、そのパラメータが与えられて
いるケース(図9)であることがわかっているため、図
10に示す変換を実行すれば良い。次に、体積率,面積
率計算部15にて、FAVOR法により、セル内の流体
通過可能体積のセル体積に対する比率(体積率)と、各
セル面内の流体通過可能な面積(面積率)を求める(ス
テップS38)。このFAVOR法によれば、セル内を
横切るような状態で障害物の周辺形状が位置していても
その輪郭をある程度認識した状態で流体シミュレーショ
ンが可能となる。この方法を使用しない差分法では、直
方体若しくは立方体のセル中に障害物が存在するか否か
だけで判断するため、障害物の輪郭が直方体若しくは立
方体でむしり取られたようなものになってしまう。
Therefore, in step S36, coefficient conversion between the equations (3) and (9) is automatically performed. In the case of the present example, it is known that the parameter is given by using the sphere equation (FIG. 9), and therefore the conversion shown in FIG. 10 may be executed. Next, in the volume ratio / area ratio calculation unit 15, the ratio (volume ratio) of the fluid permeable volume in the cell to the cell volume and the fluid permeable area (area percentage) in each cell surface are calculated by the FAVOR method. Is calculated (step S38). According to this FAVOR method, even if the peripheral shape of an obstacle is positioned so as to cross the inside of the cell, the fluid simulation can be performed while recognizing the contour of the obstacle to some extent. In the difference method that does not use this method, since the judgment is made only by whether or not there is an obstacle in a rectangular or cubic cell, the outline of the obstacle is stripped off by the rectangular or cubic shape.

【0033】次に、障害物輪郭描画部16にて、ステッ
プS38で求めた体積率及び面積率から障害物の輪郭デ
ータを作成し、障害物の輪郭をディスプレイ20に描画
する(ステップS39)。そして、重ね画き判定部17
にて、処理続行か判断し(ステップS40)、別の障害
物に対してもステップS33からステップS39までの
処理を行う場合には処理続行が選択される。本例では、
障害物は他にないのでステップS41に移る。
Next, the obstacle contour drawing unit 16 creates obstacle contour data from the volume ratio and the area ratio obtained in step S38, and draws the obstacle contour on the display 20 (step S39). Then, the overlapping drawing determination unit 17
Then, it is determined whether or not the processing is to be continued (step S40), and when the processing from step S33 to step S39 is performed on another obstacle, the processing continuation is selected. In this example,
Since there are no other obstacles, the process proceeds to step S41.

【0034】次に、係数出力部18にて、図11に示す
ような結果をディスプレイ20若しくはファイルに書き
込んで終了する。さて、ディスプレイ20に描画された
障害物を確認した際に、その配置位置に誤りがあること
に気付き、その配置位置を(1,1,1)から(2,
2,2)へ変える場合には、一般的な数学の知識から式
(9)中のa,b,cを“1”から“2”に変えれば良
いことはすぐわかる。即ち、本例の場合は、図9に示し
たSPA(1),SPB(1),SPC(1)の値を
“1”から“2”へ変更して(図12参照)、ステップ
S31から再実行するだけで良い。
Next, the coefficient output unit 18 writes the result as shown in FIG. Now, when confirming the obstacle drawn on the display 20, he notices that the arrangement position is incorrect, and the arrangement position is changed from (1, 1, 1) to (2,
In the case of changing to 2, 2), it is immediately apparent from general knowledge of mathematics that a, b, c in the equation (9) should be changed from "1" to "2". That is, in the case of this example, the values of SPA (1), SPB (1), and SPC (1) shown in FIG. 9 are changed from “1” to “2” (see FIG. 12), and from step S31. Just re-run.

【0035】このように、第2の実施例によれば、球や
円柱などのように、その形状を表す関数があるような形
状では、その形状を特定する形状関数による入力を許
し、配置したい位置や半径などの特定のパラメータ変更
を簡単に反映させることが可能となる。尚、本発明は、
複数の機器から構成されるシステムに適用しても、1つ
の機器から成る装置に適用しても良い。
As described above, according to the second embodiment, in a shape such as a sphere or a cylinder having a function representing the shape, it is desired to allow the input by the shape function for specifying the shape and to arrange the shape. It is possible to easily reflect a specific parameter change such as the position or radius. The present invention is
It may be applied to a system composed of a plurality of devices or an apparatus composed of one device.

【0036】また、本発明はシステム或いは装置にプロ
グラムを供給することによって達成される場合にも適用
できることは言うまでもない。
Further, it goes without saying that the present invention can be applied to the case where it is achieved by supplying a program to a system or an apparatus.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、障
害物を特定する簡単な入力だけで障害物の形状をモデル
化することが可能となる。
As described above, according to the present invention, the shape of an obstacle can be modeled by only a simple input for specifying the obstacle.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1の実施例における形状モデリング装置の構
成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a shape modeling apparatus according to a first embodiment.

【図2】第1の実施例における動作手順を示すフローチ
ャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing an operation procedure in the first embodiment.

【図3】第1の実施例における障害物の寸法を示す三角
図である。
FIG. 3 is a triangular diagram showing dimensions of an obstacle in the first embodiment.

【図4】第1の実施例における障害物の見取り図であ
る。
FIG. 4 is a sketch of an obstacle in the first embodiment.

【図5】第1の実施例でディスプレイに表示される結果
を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a result displayed on a display in the first embodiment.

【図6】第2の実施例における形状モデリング装置の構
成を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a shape modeling apparatus according to a second embodiment.

【図7】第2の実施例における動作手順を示すフローチ
ャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing an operation procedure in the second embodiment.

【図8】第2の実施例における障害物の見取り図であ
る。
FIG. 8 is a sketch drawing of an obstacle in the second embodiment.

【図9】第2の実施例における障害物を表す入力データ
である。
FIG. 9 is input data representing an obstacle in the second embodiment.

【図10】第2の実施例における係数変換を示す図であ
る。
FIG. 10 is a diagram showing coefficient conversion in the second embodiment.

【図11】第2の実施例でディスプレイに表示される結
果を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a result displayed on a display in the second embodiment.

【図12】第2の実施例で障害物の配置を変更する際の
入力データである。
FIG. 12 is input data when changing the arrangement of obstacles in the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 形状モデリング装置 11 入力データ読み取り部 12 格子生成部 13 面の方程式計算部 14 符号判定部 15 体積率,面積率計算部 16 障害物輪郭描画部 17 重ね書き判定部 18 係数出力部 19 特定形状関数フラグ判定部 20 ディスプレイ 30 キー・ボード 10 Shape Modeling Device 11 Input Data Reading Unit 12 Lattice Generation Unit 13 Surface Equation Calculation Unit 14 Code Determination Unit 15 Volume Ratio and Area Ratio Calculation Unit 16 Obstacle Contour Drawing Unit 17 Overwrite Determination Unit 18 Coefficient Output Unit 19 Specific Shape Function Flag determination unit 20 Display 30 Key board

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 障害物の形状を作成する形状モデリング
装置において、 障害物の形状を特定するデータを読み込む読み込み手段
と、 該読み込み手段で読み込んだデータに基づいて、障害物
の形状をモデル化する形状モデリング手段とを有するこ
とを特徴とする形状モデリング装置。
1. A shape modeling apparatus for creating the shape of an obstacle, wherein the shape of the obstacle is modeled based on the reading means for reading the data for specifying the shape of the obstacle and the data read by the reading means. A shape modeling device, comprising: shape modeling means.
【請求項2】前記読み込み手段は、障害物の形状に応じ
て該形状を特定する形状関数を入力することを特徴とす
る請求項1記載の形状モデリング装置。
2. The shape modeling apparatus according to claim 1, wherein the reading means inputs a shape function for specifying the shape according to the shape of the obstacle.
JP5138122A 1993-06-10 1993-06-10 Shape modeling device Withdrawn JPH06348790A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6159456B1 (en) * 2016-09-16 2017-07-05 株式会社グリーン社会研究所 Water environment simulation apparatus, water environment simulation method and program

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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