JPH08221386A

JPH08221386A - 流れ解析装置

Info

Publication number: JPH08221386A
Application number: JP7029863A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Hattori; 宜弘服部; Osamu Ogawa; 修小川; Hisashi Kodama; 久児玉
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-02-17
Filing date: 1995-02-17
Publication date: 1996-08-30

Abstract

(57)【要約】【目的】工数と計算時間の削減を図れる複合メッシュ
による流れ解析装置を提供する。【構成】全領域を対象とした粗なメッシュ及びその一
部領域を対象とした密なメッシュ毎にメッシュ切り及び
計算条件が設定された流れ解析装置において一部領域用
のメッシュ切りのデータ等をあらかじめ作成しておく。
そして、一部領域の解析に際して、あらかじめ作成され
たメッシュ切り等を使用する。【効果】複合メッシュ計算にあたり、一部領域等の計
算のためのメッシュ切り、計算条件の設定などの工数
と、計算が時間の削減が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発熱、対流等の生じる
領域用の流れ解析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の流れ解析装置では、解析にあたり
解析対象の領域（空間、物体、物質等）やその内部にあ
る領域（空間、物体、物質等）を長方体からなるセルに
分割し、各セル毎にその内部を占める物質の物性値を与
え、この上で繰り返し計算を行う。この際、空間や物体
等の内外表面若しくは仕切り面は同時に各セルの辺や面
でもあるようになされる。更に、長方体の直方する三辺
の方向は、解析対象の領域を定義する際に与えられた座
標に平行なものとされている。この様子を図１に示す。
本図においては長方体の部屋の内部に大きさのことなる
薄い三枚の板が下から大きいもの順に積み重ねられてお
り、解析のためのメッシュ切りされている様子を示す。
なお、部屋のメッシュ切は図が煩雑、見難くなるため示
していない。

【０００３】また、この際、各長方体の辺を構成する直
線をグリッドラインとも言う。また、セルの中心をノー
ドという。この様子を２次元的に示したのが図２であ
る。本図において、上下方向、左右方向の太線はグリッ
ド２００であり、斜線で示した部分２１０は１のセルを
構成し、その一辺はセル境界面２２１となる。また、各
辺の長さはセルサイズ２３１、２３２となる。なお、こ
の場合、上下方向２３１と左右方向２３２とは必ずしも
辺の長さが一致するとは限らない。というよりも、流れ
解析では、流れ方向に間隔を細かくとったりするため、
一致しないのが普通である。なお、ノード２４０は各長
方形の中心となる。

【０００４】更に、実際の解析のために、図３の（１）
に示すように各頂点、辺、面に番号を与える。そして、
各頂点、各辺、各面を定めるためのデータを作成する。
その一例を図３の（２）に示す。本図３の（１）にお
いて、長方形のセルの各頂点には数字に示す１から８ま
での番号が、各辺には○で囲んだ１から１２までの数字
で示す番号が、各面には（）で囲んだ１から６までの
数字で示す番号が与えられている。

【０００５】更に、図３の（２）に示すように、各面は
その四辺を構成する辺の番号で、各辺はその両端の頂点
の番号で、各頂点はＸＹＺ座標値で特定されている。こ
の上さらに、各セルを占めることとなる物体ごとに、そ
れに対応する物性値を与えるため、図４の（１）と
（２）に示すようにセルごとにその物性値を定めるため
のＩＤ値（識別符号）を与え、この上で各物性値用ＩＤ
値毎に対応する物性値等が入力される。これを図４の
（３）上に示す。

【０００６】以上のようにメッシュ切りされたデータを
使い、セルごとの物性値に加えてさらに必要な境界条件
や初期条件等の計算条件を与えた上で、有限体積法等で
解析を行っている。次に、繰り返し計算の内容である
が、その一例として有限体積法があげられるが、これ
は、例えば、スハス．Ｖ．パタンカー原著水谷幸夫、
香月正司共訳「コンピュータによる熱移動と流れの数値
解析」１９８５年森北出版刊に詳しい。

【０００７】以下、本願発明の要旨にも関係があるの
で、この有限体積法について多少説明する。有限体積法
について熱流体の数値解析は、次の一般微分方程式を解
く。（Ｄ／Ｄｔ）（ｐφ）＋ｄｉｖ（ｐｕφ）＝ｄｉｖ（ｇａｍｍａｇｒａｄφ）＋Ｓ（ここに、ｕはベクトル） …（１）従属変数φとして、３方向の流速（ｕ，ｖ，ｗ）、温度
Ｔがある。

【０００８】（１）式を解く方法として、離散化の方法
を使う。離散化とは格子点（メッシュを構成する格子線
の交点）ごとに（１）式を解くための代数方程式を立
て、その隣接する格子点の値を扱った連立方程式の形で
与えることをいう。例えば、一次元の場合図５に示す配
置のもとｉ番目のφ_iを求めるにはａ_iφ_i＝ａ_i+1φ_i+1＋ａ_i-1φ_i-1＋ｂ …（２）なる形式となる。

【０００９】ｉ＋１の場合は、ａ_i+1φ_i+1＝ａ_i+2φ_i+2＋ａ_iφ_i＋ｂここに、係数ａ，ｂについては、格子点間距離、格子点
での流速等より算出される値である。したがって、直交
のメッシュであれば、格子点の座標から距離を求め、隣
接セルの値を用いた式で形成されるのである。

【００１０】実際、（２）式を解くにあたっては、格子
点ごとに仮の値を与え、ａ_iなる係数を算出し、ｉ＝１
から順次φ_iを求める。このφ_iが仮定した値と比較し、
変化が大きければ、再度、計算値を仮定値として、順次
φ_iを求め、変化量が小さくなるまで（収束するまで）
繰り返す。３次元の場合も、（２）式が、ａ_Pφ_P＝ａ_Eφ_E＋ａ_Wφ_W＋ａ_Nφ_N＋ａ_Sφ_S＋ａ_Tφ_T＋ａ_Bφ_B＋Ｓという隣接点が６点となるだけであり、３方向ずつ順
次、計算を行えばよい。

【００１１】以上の手順の流れを図６に示す。以上の
他、流れ解析装置は、ハード的には解析対象の領域（空
間、物体、物質等）の形状や物性値等を入力するための
キーボード、カードや磁気読み取り機を有する入力部、
入力された領域を解析者の指示する寸法等の長方形に分
割する分割部、繰り返し計算を行うための計算部、解析
結果を出力するＣＲＴ等の表示部や印刷機等からなる出
力手段を有し、また必要なプログラムを記憶したＲＯＭ
やＲＡＭ、計算に必要なデータを記憶するＲＡＭ等や途
中の計算結果を一時記憶する高速半導体メモリやディス
クからなる記憶部等を有している。

【００１２】ただし、これらは流れ解析装置のみなら
ず、応力、構造解析等のための有限要素法や遷移行列法
等やそのための計算装置でも広く採用されている、いわ
ば周知技術である。このため、これらについての説明は
省略する。そして、このことは後の実施例でも同様であ
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のような流れ解析装置では、メッシュ切りされた領域
を他のメッシュ切りされた領域に移すことにより設定し
なおして計算を行う場合には、複合メッシュ法を用いる
必要があるにもかかわらず、そのようなデータ構造には
なっていない。このため、現在の流れ解析において、要
求される少くも一のメッシュ切りを少くもその一部を共
有する態様でなされた複数のメッシュを対象とする、し
かも複数の条件での解析を効率的にすることができな
い。

【００１４】例えば、室内各部にルームクーラ等を設置
した場合の室内の冷房計算等、任意の場所に所定の物体
を設置した状態での所定の物体の近傍の流れを詳細に解
析する場合等には困難が生じる。具体的には、室内全体
を対象とした粗いメッシュの領域内に、ルームクーラと
その吹き出し部に相当する領域に緻密なメッシュを設定
して、この上更にルームクーラーの設定位置を種々変更
しつつ両方のメッシュに対する計算を行なおうとする場
合に、後者の密なメッシュの設定は簡単にはできない。
従って、室内の所定位置にルームクーラを設置後、その
設置後の各種条件の基であらためてメッシュ切りを行
い、また吹き出し部に相当した部分等への固有の物性値
等の付与や入力、さらに初期値等の設定を再度行わねば
ならない。

【００１５】ひいては、計算開始までに時間と工数を要
していた。特に、住宅関連会社等で、販売すべき住宅の
設計、計画の一環として室内の各部にルームクーラーを
変更して設置し、その状態での冷房の様子を調べて最適
な設置場所を求める等の場合には、この時間、工数は馬
鹿にならない。そして、同様のことは大なり小なり各種
の流れ解析で生じる。しかもこの際、流れ解析において
は、単なる応力解析、振動解析、照度解析等と異なり、
流体駆動源、具体的には、ファン等の動力源、熱源、冷
源の如何によって内部流体の流れそのものの様子はもと
より、例えば、高分子物資、油等の粘度等物性値そのも
のまでが変化することもあり、考慮すべき物性値として
比重、密度、粘度、熱伝導率、輻射率等種類が多く、更
には発熱量、初期の物体の流れ、各種エネルギーの変化
等条件も多様である。また、解析対象の領域、物体等も
複雑な幾何学的形状のものが多い。このため、これらの
問題点は、より重大となる。

【００１６】このため、単に解析対象の領域に複数のメ
ッシュ切りを行ない、両方の計算が可能なだけでなく、
両方のメッシュ切りの途中結果や終了結果を相互に利用
しうる等して多数のケースの複数のメッシュ切りの計
算、しかもこの際１のメッシュ切りについてはメッシュ
切りの態様や初期値等がある程度共通している計算所要
が、工数、所要計算時間等が少ない流れ解析装置の出願
が望まれている。

【００１７】本発明は、かかる課題を解決する流れ解析
装置を提供することを目的としてなされたものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明においては、解析対象の空間や物質
からなる領域を本来は単一寸法の長方形にメッシュ分割
し、該長方形毎にそこを占めることとなる物質（含む、
真空）の物性値（含む、真空そのものの透磁率熱線、赤
外線、光の吸収性無し等の物性的な性質、流速や流量等
の物質の状態）と外部との熱の出入量等の境界条件ある
いは初期温度等の初期条件（含む、両方の条件）の少く
も一を使用してプログラム、アルゴリズムにのっとって
の繰り返し計算を行い、空気流量等の変数、長方形（含
む、複数の長方形）の少くも一毎に計算の収束結果を得
ることにより、解析対象の領域を解析する構成の流れ解
析装置において、上記解析対象の領域の一部（含む、複
数の一部領域）について、ＩＤ等の識別符号を付加する
等して全領域とは区別した上で、より精密な解析を目的
として別個になされる繰り返し計算を行う対象として指
定可能とする一部領域指定部と、前記一部領域指定部に
て指定された一部領域を、その領域を指定する識別符号
等を基に全領域と区分けして、全領域よりも密となる寸
法若しくはこれに併せて三辺の少なくも一の方向が全領
域のものと異なるかつ識別符号にて識別された各領域毎
に単一寸法の長方形にメッシュ分割可能とする一部領域
メッシュ分割部と、全領域を対象にして解析した結果若
しくは途中結果の少なくも一方を使用して、前記一部領
域指定部にて指定された領域若しくは該一部領域解析用
の長方形の少くも一について境界部や内部の境界条件若
しくは計算にあたっての初期条件の少なくも一を補間に
より作成する一部領域用境界初期条件作成部と、前記一
部領域メッシュ分割部にて分割された密な長方形毎にそ
こを占めることとなる物質の物性値と、前記一部領域用
境界初期条件作成部の作成結果を領域やメッシュ毎の識
別符号を別に付加する等により区分けした上で使用して
全領域とは別個の繰り返し計算を行い、変数、密な長方
形の少くも一毎に計算の収束結果を得ることにより、解
析対象の一部の領域を全領域の他部より緻密に解析する
一部領域用計算部とを有していることを特徴としてい
る。

【００１９】請求項２の発明のおいては、解析対象の領
域を本来は単一寸法の長方形にメッシュ分割し、該長方
形毎にそこを占めることとなる物質の物性値と境界条件
あるいは初期条件の少くも一を使用して繰り返し計算を
行い、変数、長方形の少くも一毎に計算の収束結果を得
ることにより、解析対象の領域を解析する構成の流れ解
析装置本体部と、上記解析対象の領域の一部について、
より精密な解析を目的として別個の繰り返し計算を行う
対象として指定可能とする一部領域指定部と、前記一部
領域指定部にて指定された一部領域を、全領域よりも密
となる寸法若しくはこれに併せて三辺の少なくも一の方
向が全領域のものと異なるかつ単一寸法の長方形にメッ
シュ分割可能とする一部領域メッシュ分割部と、全領域
を対象にして解析した結果若しくは途中結果の少なくも
一方を使用して、前記一部領域指定部にて指定された領
域若しくは該一部領域解析用の長方形の少くも一につい
て境界条件若しくは初期条件の少なくも一を補間により
作成する一部領域用境界初期条件作成部と、前記一部領
域メッシュ分割部にて分割された密な長方形毎にそこを
占めることとなる物質の物性値と、前記一部領域用境界
初期条件作成部の作成結果を使用して繰り返し計算を行
い、変数、密な長方形の少くも一毎に計算の収束結果を
得ることにより、解析対象の一部の領域を緻密に解析す
る一部領域用計算部と、前記一部領域用計算部の解析し
た結果、若しくは途中結果の少くも一方を使用して、該
一部領域用計算部の解析対象とした一部領域内に存在す
る全領域を対象にして解析すべくメッシュ分割により作
成された長方形毎にその境界条件若しくは、初期条件の
少くも一を与える密な計算結果フィードバック部と、前
記密な計算結果フィードバック部の結果を受けて流れ解
析装置本体部に本来の単一寸法の長方形にメッシュ分割
しての繰り返し計算を行わせるフィードバック計算部
と、前記一部領域用計算部、前記密な計算結果フィード
バック部、前記フィードバック計算部、流れ解析装置本
体部の少くも一について、繰り返し計算数若しくはフィ
ードバック数あるいは変数、密な長方形の収束結果の少
くも一についてを監視し、繰り返し計算の打ち切り、繰
り返し計算に基づく解析結果の出力を制御する複数領域
解析制御部とを有していることを特徴とする請求項３の発明においては、前記一部領域指定部にて指
定されることとなる一部領域を、あらかじめ全領域より
も密となる寸法若しくはこれに併せて三辺の少なくも一
の方向が全領域のものと異なるかつ単一寸法の長方形に
メッシュ分割して記憶している一部領域メッシュ分割記
憶部を有し、前記一部領域メッシュ分割部は、前記一部
領域指定部にて指定された一部領域が前記一部領域メッ
シュ分割記憶部に記憶されているものである場合には、
これを検知してメッシュ分割に際し前記一部領域メッシ
ュ分割記憶部からあらかじめ記憶されているメッシュ分
割を読み出してメッシュ分割に使用する記憶データ使用
一部領域メッシュ分割部を有していることを特徴とす
る。

【００２０】請求項４の発明においては、解析対象の領
域を本来は単一寸法の長方形にメッシュ分割し、該長方
形毎にそこを占めることとなる各種の物質の物性値と領
域内の全発熱量や流量あるいは幾何学的境界の物性値等
の境界条件あるいは初期温度や初期の物質分布等の初期
条件を使用して繰り返し計算を行い、変数、長方形の少
くも一毎に計算の収束結果を得ることにより、解析対象
の領域を解析する構成の流れ解析装置において、上記解
析対象の領域を一部として含むより大きい（広い）領域
についてより広汎な解析を目的として、本来若しくは当
初の狭い領域を含めての別個の繰り返し計算を行う対象
として指定可能とする拡大領域指定部と、前記拡大領域
指定部にて指定された拡大領域を、当初の領域よりも粗
となる寸法若しくはこれに併せて三辺の少なくも一の方
向が当初の狭い領域のものと異なるかつ単一寸法の長方
形にメッシュ分割可能とする拡大領域メッシュ分割部
と、当初の狭い領域を対象にして解析した結果若しくは
途中結果の少なくも一方を使用して、前記拡大領域指定
部にて指定された領域若しくは該拡大領域内の各長方形
の少くも一について境界条件若しくは初期条件の少なく
も一の少くも一部を補間により作成する拡大領域用境界
初期条件作成部と、前記拡大領域メッシュ分割部にて分
割された粗な長方形毎にそこを占めることとなる物質の
物性値と、前記拡大領域用境界初期条件作成部の作成結
果を使用して繰り返し計算を行い、変数、粗な長方形の
少くも一毎に計算の収束結果を得ることにより、新たな
解析対象の拡大領域を全般的に解析する拡大領域用計算
部とを有していることを特徴としている。

【００２１】請求項５の発明においては、解析対象の領
域を本来は単一寸法の長方形にメッシュ分割し、該長方
形毎にそこを占めることとなる物質の物性値と境界条件
あるいは初期条件の少くも一を使用して繰り返し計算を
行い、変数、長方形の少くも一毎に計算の収束結果を得
ることにより、解析対象の領域を解析する構成の流れ解
析装置において、上記解析対象の領域の一部について、
全領域とは別個に繰り返し計算を行う対象として指定可
能とする一部領域指定部と、前記一部領域指定部にて指
定された一部領域を、全領域よりも密となる寸法若しく
はこれに併せて三辺の少なくも一の方向が全領域のもの
と異なるかつ単一寸法の長方形にメッシュ分割可能とす
る一部領域メッシュ分割部と、全領域若しくは一部領域
の一方を対象にして解析した結果若しくは途中結果の少
なくも一方を使用して、他方の全領域若しくは一部領域
若しくはそれら領域の解析用の各長方形の少くも一につ
いて繰り返し計算を行う際の境界条件若しくは初期条件
若しくは繰り返し計算途中での境界条件相当の条件若し
くは初期条件相当の条件の少なくも一を補間により作成
する他方領域計算用境界初期条件作成部と、全領域及び
一部領域毎に、当該領域を分割することとなる各長方形
毎にそこを占めることとなる物質（含む、真空）の物性
値（含む、真空の性質）と、前記他方領域計算用境界初
期条件作成部の作成結果を使用して別個に繰り返し計算
を所定回数若しくは所定の収束結果を得ることの少くも
一を行わせる領域種別計算部と、前記領域種別計算部の
結果を基に前記他方領域計算用境界初期条件作成部に新
たに境界条件若しくは初期条件を作成させ、該作成した
境界条件若しくは初期条件をもとに前記領域種別計算部
に新たな計算をなさせるという処理を繰り返させること
により、全領域及び指定された一部領域について変数、
粗な長方形及び密な長方形の少くも一毎に計算の収束結
果を得ることにより、解析対象の全領域を粗く、一部の
領域を緻密に解析する多重領域用計算部とを有している
ことを特徴としている。

【００２２】請求項６及び請求項７の発明においては、
前記解析装置は、解析対象領域やその内部物体の発熱
量、温度、流速の少なくも一（含む、三つとも）を計算
対象とする若しくは境界条件又は初期条件の少なくも一
（含む、三つとも）として入力可能とする発熱量、温
度、流速処理部を有し、前記一部領域用境界初期条件作
成部は作成対象として発熱量、温度、流速の少なくも一
を取り扱う発熱量、温度、流速条件作成手段を有し、前
記一部領域用計算部は、輻射量、伝熱量等の他の物理量
と共に発熱量、温度の値や変化、流速やこれに伴う対流
や流量等の少なくも一を取り扱う発熱量、温度、流速用
計算手段を有していることを特徴としている。

【００２３】請求項８の発明においては、前記解析装置
は、発熱量、温度、流速の少なくも一を計算対象とする
若しくは境界条件又は初期条件の少なくも一として入力
可能とする発熱量、温度、流速処理部を有し、前記拡大
領域用境界初期条件作成部は作成対象として発熱量、温
度、流速の少なくも一を取り扱う発熱量、温度、流速条
件作成手段を有し、前記拡大領域用計算部は、発熱量、
温度、流速の少なくも一を取り扱う発熱量、温度、流速
用計算手段を有していることを特徴としている。

【００２４】請求項９の発明においては、前記解析装置
は、発熱量、温度、流速の少なくも一を計算対象とする
若しくは境界条件又は初期条件の少なくも一として入力
可能とする発熱量、温度、流速処理部を有し、前記他方
領域計算用境界初期条件作成部は作成対象として発熱
量、温度、流速の少なくも一を取り扱う発熱量、温度、
流速条件作成手段を有し、前記多重領域用計算部は、発
熱量、温度、流速の少なくも一を取り扱う発熱量、温
度、流速用計算手段を有していることを特徴としてい
る。

【００２５】

【作用】上記構成により、請求項１の発明においては、
解析対象の領域を本来は単一寸法の長方形にメッシュ分
割し、該長方形毎にそこを占めることとなる物質の物性
値と境界条件あるいは初期条件の少くも一を使用して繰
り返し計算を行い、流量、温度上昇率等の変数、長方形
の少くも一毎に計算の収束結果を得ることにより、解析
対象の領域を解析する構成の流れ解析装置において、以
下の作用がなされる。

【００２６】一部領域指定部が、全領域、一部領域毎に
（複数あるならば、更に複数の一部領域毎に）固有の識
別符号を付加する等して、上記解析対象の領域の一部に
ついて、より精密な解析を目的として別個の繰り返し計
算を行う対象として指定可能とする。一部領域メッシュ
分割部が、付加された識別符号等により各解析、計算対
象の領域を確認しつつ前記一部領域指定部にて指定され
た一部領域を、全領域よりも密となる寸法若しくはこれ
に併せて三辺の少なくも一の方向が全領域のものと異な
るかつ単一寸法の長方形にメッシュ分割可能とする。一
部領域用境界初期条件作成部が、計算条件用の識別符号
を付す等して全領域を対象にして解析した結果若しくは
途中結果の少なくも一方を使用して、前記一部領域指定
部にて指定された領域若しくは該一部領域解析用の各長
方形の少くも一について温度や発熱量等についての境界
条件若しくは初期条件の少なくも一を補間により作成す
る。一部領域用計算部が、前記一部領域メッシュ分割部
にて分割された密な長方形毎にそこを占めることとなる
物質の物性値と、前記一部領域用境界初期条件作成部の
作成結果を使用して所定のプログラムにのっとる等して
繰り返し計算を行い、変数、密な長方形の少くも一毎に
計算の収束結果を得ることにより、解析対象の一部の領
域を緻密に解析する。

【００２７】請求項２の発明においては、流れ解析装置
本体部が解析対象の領域を本来は単一寸法の長方形にメ
ッシュ分割し、該長方形毎にそこを占めることとなる物
質の物性値と境界条件あるいは初期条件の少くも一を使
用して繰り返し計算を行い、変数、長方形の少くも一毎
に計算の収束結果を得ることにより、解析対象の領域を
解析する。一部領域指定部が、上記解析対象の領域の一
部について、より精密な解析を目的として別個の繰り返
し計算を行う対象として指定可能とする。一部領域メッ
シュ分割部が前記一部領域指定部にて指定された一部領
域を、全領域よりも密となる寸法若しくはこれに併せて
三辺の少なくも一の方向が全領域のものと異なるかつ単
一寸法の長方形にメッシュ分割可能とする。一部領域用
境界初期条件作成部が、全領域を対象にして解析した結
果若しくは途中結果の少なくも一方を使用して、前記一
部領域指定部にて指定された領域若しくは該一部領域解
析用の長方形の少くも一について境界条件若しくは初期
条件の少なくも一を補間により作成する。一部領域用計
算部が、前記一部領域メッシュ分割部にて分割された密
な長方形毎にそこを占めることとなる物質の物性値と、
前記一部領域用境界初期条件作成部の作成結果を使用し
て繰り返し計算を行い、変数、密な長方形の少くも一毎
に計算の収束結果を得ることにより、解析対象の一部の
領域を緻密に解析する。密な計算結果フィードバック部
が、前記一部領域用計算部の解析した結果、若しくは途
中結果の少くも一方を使用して、該一部領域用計算部の
解析対象とした一部領域内に存在する全領域を対象にし
て解析すべくメッシュ分割により作成された長方形毎に
その境界条件若しくは、初期条件の少くも一を与える。
フィードバック計算部が、前記密な計算結果フィードバ
ック部の結果を受けて流れ解析装置本体部に本来の単一
寸法の長方形にメッシュ分割しての繰り返し計算を行わ
せる。複数領域解析制御部が、前記一部領域用計算部、
前記密な計算結果フィードバック部、前記フィードバッ
ク計算部、流れ解析装置本来部の少くも一について、繰
り返し計算数若しくはフィードバック数あるいは変数、
密な長方形の少くも一についての収束結果を監視し、繰
り返し計算の打ち切り、繰り返し計算に基づく解析結果
の出力を制御する。

【００２８】請求項３の発明においては、あらかじめ記
憶されている一部領域のメッシュ分割が計算に使用され
る。請求項４の発明においては、解析対象の領域を本来
は単一寸法の長方形にメッシュ分割し、該長方形毎にそ
こを占めることとなる物質の物性値と境界条件あるいは
初期条件を長方形の座標値と入力条件から求める等した
上で使用して繰り返し計算を行い、変数、長方形の少く
も一毎に計算の収束結果を得ることにより、解析対象の
領域を解析する構成の流れ解析装置において、以下の作
用がなされる。

【００２９】拡大領域指定部が、上記解析対象の領域を
一部として含むより広い領域についてより広汎な解析を
目的としてＣＲＴで確認しつつのキーボードやマウスの
操作あるいはカードやテープからの入力により別個の繰
り返し計算を行う対象として解析者により、ひいては装
置に対して指定可能とする。拡大領域メッシュ分割部
が、前記拡大領域指定部にて指定された拡大領域を、当
初の領域よりも粗となる寸法若しくはこれに併せて三辺
の少なくも一の方向が当初の狭い領域のものと異なるか
つ単一寸法の長方形に所定のメッシュ分割プログラムに
のっとってメッシュ分割可能とする。一部領域用境界初
期条件作成部が、当初の領域を対象にして解析した結果
若しくは途中結果の少なくも一方を使用して、前記拡大
領域指定部にて指定された領域について境界条件若しく
は初期条件の少なくも一を補間により作成する。拡大領
域用計算部が、前記拡大領域メッシュ分割部にて分割さ
れた粗な長方形毎にそこを占めることとなる物質の物性
値と、前記拡大領域用境界初期条件作成部の作成結果を
使用して繰り返し計算を行い、変数、粗な長方形の少く
も一毎に計算の収束結果を得ることにより、新たな解析
対象の拡大の領域を全般的に解析する。

【００３０】請求項５の発明においては、解析対象の領
域を本来は単一寸法の長方形にメッシュ分割し、該長方
形毎にそこを占めることとなる物質の物性値と境界条件
あるいは初期条件を使用して繰り返し計算を行い、変
数、長方形の少くも一毎に計算の収束結果を得ることに
より、解析対象の領域を解析する構成の流れ解析装置に
おいて、以下の作用がなされる。一部領域指定部が、上
記解析対象の領域の一部の少くも一について、全領域と
は別個に繰り返し計算を行う対象として指定可能とす
る。一部領域メッシュ分割部が、前記一部領域指定部に
て指定された一部領域を、全領域よりも密となる寸法若
しくはこれに併せて三辺の少なくも一の方向が全領域の
ものと異なるかつ単一寸法の長方形に、そして一部領域
が複数指定されているならば各一部領域毎に区分けして
メッシュ分割可能とする。他方領域計算用境界初期条件
作成部が、全領域若しくは一部領域の一方を対象にして
解析した結果若しくは途中結果の少なくも一方を使用し
て、他方の全領域若しくは一部領域について繰り返し計
算を行う際の境界条件若しくは初期条件若しくは繰り返
し計算途中での境界条件相当の条件若しくは初期条件相
当の条件の少なくも一を補間により作成する。領域種別
計算部が、全領域及び一部領域毎に、当該領域を分割す
ることとなる各長方形毎にそこを占めることとなる物質
の物性値と、前記他方領域計算用境界初期条件作成部の
作成結果を使用して別個に繰り返し計算を所定回数行わ
せる。多重領域用計算部が、前記領域種別計算部の結果
を基に前記他方領域計算用境界初期条件作成部に新たに
境界条件若しくは初期条件若しくはその両方を作成さ
せ、該作成した境界条件若しくは初期条件をもとに前記
領域種別計算部に新たな計算をなさせるという処理を繰
り返させることにより、全領域及び指定された一部領域
について変数、粗な長方形若しくは密な長方形の少くも
一毎に計算の収束結果を得ることにより、解析対象の全
領域を粗く、一部の領域を緻密に解析する。

【００３１】請求項６及び請求項７の発明においては、
前記解析装置の発熱量、温度、流速処理部が、発熱量
（含む、マイナスの発熱量）、温度、解析対象領域の空
気等や熱の伝れそのものの流速の少なくも一を計算対象
とする若しくは境界条件又は初期条件の少なくも一とし
て入力可能とする。前記一部領域用境界初期条件作成部
内の発熱量、温度、流速条件作成手段が、作成対象とし
て発熱量、温度、流速の少なくも一を取り扱う。前記一
部領域用計算部内の発熱量、温度、流速用計算手段が、
発熱量、温度、流速の少なくも一を取り扱う。

【００３２】請求項８の発明においては、前記解析装置
内の発熱量、温度、流速処理部が、発熱量、温度、流速
の少なくも一を計算対象とする若しくは境界条件又は初
期条件の少なくも一として入力可能とする。前記拡大領
域用境界初期条件作成部内の発熱量、温度、流速条件作
成手段が、作成対象として発熱量、温度、流速の少なく
も一を取り扱う。前記拡大領域用計算部内の発熱量、温
度、流速用計算手段が、発熱量、温度、流速の少なくも
一を取り扱う。請求項９の発明においては、前記解析装
置内の発熱量、温度、流速処理部が、発熱量、温度、流
速の少なくも一を計算対象とする若しくは境界条件又は
初期条件の少なくも一として入力可能とする。前記他方
領域計算用境界初期条件作成部内の発熱量、温度、流速
条件作成手段が、作成対象として発熱量、温度、流速の
少なくも一を取り扱う。前記多重領域用計算部内の発熱
量、温度、流速用計算手段が、発熱量、温度、流速の少
なくも一を取り扱う。

【００３３】

【実施例】以下、本発明に係る流れ解析装置を実施例に
基づいて説明する。（第一実施例）図７は、本発明に係わる流れ解析装置の
第一実施例の構成及び情報の流れを示す図である。本図
においては、１０は解析条件入力部であり、形状条件入
力部１１、複数メッシュ条件入力部１２、外部条件・物
性条件等入力部を備える。２０は、解析対象メッシュ用
ＩＤ作成部である。３０は、グリッドライン座標決定部
である。４０は、基本メッシュ計算部である。５０は、
基本計算結果記憶部である。６０は、他メッシュ張り付
け部である。７０は、他メッシュ計算部である。８０
は、詳細計算結果記憶部である。９０は、終了判定部で
ある。１００は、出力部である。また矢印は情報の流れ
る方向を示し、矢印線に付した記載は、主な情報の内容
を示す。

【００３４】以上の各部の他に、計算結果を全く別の解
析等のために記憶保管する別用途用計算結果記憶部、計
算の途中結果を必要に応じて一時記憶する途中結果一時
記憶部、計算遂行にあたり各種の物性値用ＩＤを識別す
る物性値用ＩＤ識別部、計算結果の図形化部や表化部、
出力する計算結果の内容の指示部等を有している。しか
し、これらは、現在の流れ解析装置はもとより、応力解
析装置、振動解析装置等にも使用されている周知の技術
である。このため、それらについての説明は省略する。

【００３５】更に、本実施例では、この際、一部領域に
ついては、複数の指定、入力を可能としている。これ
は、室内における最適なエアコンの設置場所を解析によ
り求める、エアコンと石油ストーブとの併用による効果
を解析する等の際の便宜を考慮したものである。なお、
これらの場合には、各一部領域毎に固有の識別番号が解
析者により入力された上で付与される。また、メッシュ
分割も熱源等に応じて一部領域毎に密度が異って入力さ
れたりもする。

【００３６】以下、各部の構成や作用について説明す
る。形状条件入力部１１より、解析対象の領域（空間、
物体、物質）等の幾何学的（図形的）形状が入力され
る。複数メッシュ条件入力部１２は、上記入力された形
状をメッシュ分割するに際して、解析対象の領域全体と
その各一部領域に対して、別個のメッシュ分割を可能と
する。すなわち、一部領域については全体よりもメッシ
ュ分割の目、いわゆるセルを密にすると共に、セルを構
成する長方体の三辺の方向の少なくも一が全体領域を分
割した粗なセルを構成する長方体と平行でない場合の入
力をも可能とする。なお、一部領域が複数入力された場
合の各メッシュ分割の内容については、解析目的に対応
した向きや分割がなされることとなるのは勿論である。

【００３７】なお、本複数メッシュ条件入力部１２は、
定型メッシュ記憶部１２１を有している。この定型メッ
シュ記憶部に１２１は、別途あらかじめ作成された定型
メッシュが記憶されている。これは、室内へエアコンを
設置する際に、最適な設置位置を求める等の解析に使用
されるものであり、詳細な解析を行なう必要がある機器
まわりのメッシュ分割があらかじめ作成された上その識
別符号と組になって記憶されているものである。このた
め、全領域中における詳細な解析対象となる一部領域の
メッシュは、機器等により定まるメッシュ分割の識別符
号とその一部領域のｘｙｚ座標軸の全領域を対象とする
ＸＹＺ座標軸との各座標軸の方向及び原点のＸＹＺ座標
値を入力すれば、ＸＹＺ座標軸を基準としての一部領域
の形状や位置、ひいてはその密なメッシュにより生じた
セルの位置も定まり解析可能とされることとなる。

【００３８】外部条件・物性条件等入力部１３は、形状
条件入力部１１から入力された解析対象の領域に対し、
その内部の空間を占める流体や固体について、流体か固
体か真空か等の基本的な性状、物体等毎にその粘度、熱
伝導率、密度等の物性条件、内部に存在する熱源からの
発熱量やその熱放散が輻射か対流か伝導か等の必要に応
じての更に詳しい態様等の内部条件、各部の温度分布等
の初期条件、外界への放熱量等の外部条件等が入力され
る。

【００３９】なお、本外部条件・物性条件等入力部１３
は、定型境界条件等記憶部１３１を有している。この定
型境界条件等記憶部１３１は、詳細な解析の対象となる
機器の種類等に応じて一律に定まる発熱量や繰り返し計
算にあたっての初期値等を一部領域の識別符号と組にし
てあらかじめ入力された上記憶している。このため、一
部領域のメッシュの識別符号が入力されれば、その領域
の詳細計算にあたり、この記憶している値が使用される
こととなる。

【００４０】解析対象メッシュ用ＩＤ作成部２０は、全
体領域、その一部領域、その一部領域が複数ある場合は
更に各一部領域毎にメッシュへ付された識別用ＩＤとを
計算機用に作成し、更に必要に応じて各メッシュに対応
した外部条件等について、そのＩＤを作成しメッシュの
ＩＤと対応付けて記憶する。ここで、外部条件等のＩＤ
とは、発熱量、放散熱量等は共に（熱量／時間）若しく
は（熱量／（時間・面積））等となり、ＣＩＳ単位系の
みでは両者を区別しえない等のため付されるものであ
る。そしてこれは、後に記す計算結果の物性値でも同様
である。

【００４１】グリッドライン座標決定部３０は、全領域
及びその一部の詳細な解析対象の領域に対して、各三次
元の座標を決定してメッシュ分割を行う。なお、全領域
の三次元の座標に対する各一部領域の各三次元の座標の
相対的な向きは、複数メッシュ条件入力部１２にて入力
された条件をもとに決定される。全領域及び各一部領域
のセルの寸法も同様である。

【００４２】この際、既述のごとくあらかじめ記憶され
ているものを利用するときには、そのメッシュ分割等が
読み出されてくることとなる。ただし、この場合でも、
この読み出されたメッシュ分割における各セルの全領域
を基準とした座標値は、複数メッシュ条件入力部１２に
て入力された一部領域の向きや原点、（基準点）の座標
値をもとに必要な計算を行なった上もとめられることと
なる。

【００４３】基本メッシュ計算部４０は、全領域を対象
として、比較的粗なメッシュ分割のもとで必要な計算を
行う。なお、この際の手順は、図６に示す従来の解析装
置のものと同様である。基本計算結果記憶部５０は、基
本メッシュ計算部４０にて計算した結果を、全領域を対
象とした基本メッシュの計算結果であることと、計算結
果の温度、流速等の各物性値にそれを特定する固有の識
別符号を付した態様で各セル毎に記憶する。またこの計
算結果を一部領域の計算に使用することもあり、全領域
を対象としたＸＹＺ座標上での基本メッシュの各セルの
位置をも併せて記憶している。

【００４４】他メッシュ張り付け部６０は、一部解析領
域を詳細に計算するに際して、基本計算結果記憶部５０
の記憶している値をもとに必要な張り付けを行い、解析
対象の一部解析領域の各セルの初期値等を求める。また
このため、解析対象の一部領域につき、該当する識別符
号を解析対象メッシュ用ＩＤ作成部２０から受け取る。
また、既述のごとくケースによっては分割されたメッシ
ュ等そのものをも受け取る。従って、詳細な解析の対象
となる一部領域の各セルは、その一部領域を識別、特定
する識別符号と、各物性値の初期値について各物性値を
識別する識別符号と更に各一部領域での位置座標ひいて
は全領域を対象としたＸＹＺ座標値での座標値とが対応
付けられることとなる。更に、計算においては途中や結
果の値が対応付けられることともなる。なお、張り付け
の手法、内容については後に詳しく説明する。

【００４５】他メッシュ計算部７０は、解析対象の各一
部領域を、グリッドライン座標決定部３０により作成さ
れたメッシュ分割、そしてこれにより作成されたセルに
従って詳細に解析する。詳細計算結果記憶部８０は、他
メッシュ計算部７０の計算した結果を、各セル毎に各一
部領域固有の識別符号、計算結果の物性値を識別する符
号、更には各一部領域でのひいては全領域の三次元座標
を基準としての各座標値と対応付けて記憶する。

【００４６】終了判定部９０は、解析者により指定、入
力されたエアコン近傍等に相当する一時領域を順に詳細
な解析の対象として他メッシュ計算部７０に計算させて
いく。このため、一の一部領域の計算が終了すれば、次
の計算対象の一部領域を指定することとなる、すなわち
場所を変えて設置したこととなるＩＤを他メッシュ張り
付け部に出力する。

【００４７】出力部１００は、基本計算結果記憶部５
０、詳細計算結果記憶部８０の記憶する計算結果をＣＲ
Ｔに表示したり、用紙へ印刷したりして出力する。図８
に、以上の動作の流れを示す。本図は、従来技術の図６
と比較した場合に、「一部領域の計算」というステップ
が付加されていること、及びこれに伴い必要に応じて
「グリッドラインの座標を入力（ＸＹＺ３方向）」のス
テップと「境界条件入力」のステップに、一部領域計算
のため、各々あらかじめの（定型のメッシュの入力）、
（定型境界条件等の入力）が付加されているのが異な
る。

【００４８】「一部領域の計算」のステップでは、各一
部領域毎に図示してある全領域を対象としての「格子点
座標、格子点間距離算出」のステップから「Σ│仮の値
−計算値│＜規定値？」の判定ステップまでに準じた処
理がなされることとなる。ただし、「境界条件入力」の
ステップには、正確には「補間」処理がなされる。勿
論、一部領域の全領域に占める位置や解析対象の物理量
等の関係では、全領域に対する初期条件、境界条件の入
力結果も計算に利用され、また使用されるため、本ステ
ップで「補間」の一としての処理がなされる。

【００４９】更に、「格子点座標、格子点間距離算出」
のステップは各一部領域の計算毎になされるのはでな
く、最初に、すなわち全領域を対象としての算出時に一
括してなされてもよいのは勿論である。次に、他メッシ
ュ張り付け部６０による張り付けについて説明する。図
９に、その様子を示す。本図において、（１）は室内に
エアコンを取り付けた状態の室内流体の流れを解析する
際のメッシュ切りの様子を示す。本図（１）において、
部屋全体は粗く、エアコンの近傍は密にメッシュ切りさ
れている。図９の（２）と（３）は、この際の２種のメ
ッシュ切りの内容を示したものである。部屋の三方向を
図９の（１）に示すようにＸ，Ｙ，Ｚ軸とする。ここ
に、Ｘ，Ｙ軸は各々東西、南北であり、Ｚ軸は上下であ
る。（２）はＺ軸方向からみた場合であり、部屋全体の
Ｘ軸、Ｙ軸と、エアコンまわりのメッシュ切りに使用し
た３軸のうちの２軸、今仮にｘ軸、ｙ軸とするとは平行
になっている。（３）は、Ｙ軸方向からみた場合であ
る。本図（３）に示すように、エアコンからの吹き出し
は室内下部、すなわち床にいる人にそそぐよう下向きと
なっている都合上、エアコンまわりの密度メッシュ切り
に使用した残りの一軸は、斜下方を向いている。なお、
ここに、エアコンまわりの密なメッシュ切りはあらかじ
め作成されている。そして、エアコンの位置、吹き出し
方向を解析者が指定すれば、室内全体を対象とした粗な
メッシュ空間内に当該部は重複して密なメッシュが設定
されることとなる。

【００５０】次に、この密な部分の精密な計算に先立っ
ての初期値の入力について説明する。（４）に、エアコ
ンまわりの詳細な解析にあたっての初期条件等を、室内
全体の粗な解析結果を使用して求める際の手法の原理、
すなわち張り付けの原理を示す。本図の（４）におい
て、二重丸１はエアコンまわりの密なセルの１の中心点
である。白丸２は、そのまわりに存在する８個の粗なセ
ルの中心点である。（実際にはエアコンまわりのセルの
方が密度が大であるため、図９の（４）では二重丸１の
方が白丸２よりも多数あるはずであるが、煩雑防止と理
解の便宜のため記載していない。）今、二重丸１が８個
の白丸２の調度中心に存在したとする。この場合、８個
の白丸２から、４個の斜線丸３の物性値等を求め、この
４個の斜線丸３から２個の黒丸４の物性値等を求め、２
個の黒丸４の物性値等から１の二重丸１の物性値等が求
められる。なお、この際の計算は平均値をとることによ
りなされる。ただし、実際の解析にあたり一般的に
は、二重丸１が８個の白丸２の調度中間ということはま
ずなく、このため、二重丸１の近傍の幾つかの白丸２を
とってきて、それら各白丸２と二重丸１との位置座標か
ら距離を求め、各物性値は距離に逆比例するものとして
補間計算により求められる。

【００５１】また、エアコンまわりの詳細解析にあたっ
ては、当該部から室内全体へ逃げる熱量若しくは室内か
ら受け取る熱量等は初期外部条件として与えられること
となる。また、解析対象のエアコンの型番や運転状態が
かわれば、当然これに応じたそして多くの場合あらかじ
め作成されている別の密なメッシュ切りが採用されるの
は勿論である。

【００５２】また、温熱ヒータ、扇風機等他の機器とな
れば、これまたこれに応じたメッシュ分割が採用される
のは勿論である。また、あらかじめ記憶されている一部
領域を持ってきた場合に、その一部が解析対象の全領域
（部屋等）からはみ出すときには、そのはみ出した部分
はないものとして取り扱われるのも勿論である。

【００５３】なお、以上の説明は原理的なものであり、
室内空気の流量、温度分布等の解析であるからこれでよ
いが、半導体基板上の発熱体まわりの伝導を主とする熱
分布解析等にあっては各セルが固体で占められ、各二重
丸１の位置を占めることとなる固体の熱伝導率等につい
ては、座標値をもとに当該セルを占める固体が何である
かが判断され、近傍の白丸２の如何にかかわらずその固
体の値が採用される。

【００５４】また、温度についても、近傍の白丸１を占
める物体の熱伝導率が考慮され、必ずしも距離に反比例
するとはされない。これらのため、上記原理が常にその
まま採用されるとは限らない。更に、温度による熱伝導
率や密度の変化等、単なる補間の結果に対して所要の修
正がなされる。以上の結果、詳細な解析用の密なメッシ
ュの各セルについて、図４の（３）に示すような物性値
用ＩＤとこのＩＤに対応した各物性値が与えられること
となる。またこの場合、全領域用の粗なメッシュの各セ
ルと識別をするための、セル識別用ＩＤも付されること
となる。

【００５５】以上の手順の流れを、図１０に示す。この
もとで、入力された一部領域を対象としての詳細な解析
が順になされることとなる。具体的な例を挙げるなら
ば、半導体の発熱等に基づく定常状態における基板上の
温度分布、エアコンの起動に伴って室内各部の温度が上
昇し、やがて各部がその位置により定まる定常温度に飽
和していく様子等が解析される。

【００５６】以上の処理の流れを図１１に示す。なお、
一部領域の各セルの全領域の座標軸を基準とした座標値
は、全領域を対象としたＸＹＺ座標からみた一部領域を
対象としたセル分割用の各軸（ｘ，ｙ，ｚ軸）のなす角
度（若しくはベクトル）、同じく原点の座標値及び一部
領域を対象としたＸＹＺ軸上での当該セルの座標値より
求められるが、その内容は高等学校の教科書にも記載さ
れているため、説明は省略する。

【００５７】（第二実施例）本発明に係る流れ解析装置
の第２実施例について説明する。本実施例では全領域を
対象とする粗なメッシュでの計算と一部領域のみを対象
とする密なメッシュの計算を繰り返し行なって、全領
域、一部領域とも従来より精度の高い計算を行なうもの
である。この際、繰り返し計算の再開にあたり、相互に
相手方の途中の計算結果を張り付け（補間）により流用
して所期条件等を求めるものである。この様子を図１２
に示す。

【００５８】上段は計算対象のメッシュ１２０１と密な
メッシュ１２０２との大きさ（寸法）関係を示し、下段
は全領域１２０３とその内部の一部領域１２０４を示
す。なお、下段において、目下計算対象とされている領
域は点、点で示してある。本実施例は、基本的には先の
第１実施例と同じである。このため、先の実施例と比較
して固有の構成と情報の流れのみを図１３に示す。

【００５９】本図において、４１は基本メッシュ計算部
であり、９２は途中収束判定部であり、５１は途中結果
記憶部であり、６１は密メッシュ張り付け部であり、７
１は密メッシュ途中収束判定部であり、８１は密メッシ
ュ途中結果記憶部であり、６２は粗メッシュ張り付け部
であり、９１は収束判定部であり、８２は計算結果記憶
部であり、１００は出力部である。

【００６０】基本メッシュ計算部４１は、全領域を対象
に粗なメッシュで計算を行い、密メッシュ計算部７１は
一部領域を対象に密なメッシュで計算を行ない、途中収
束判定部９２及び密メッシュ途中収束判定部９３は各々
担当する領域の計算の収束の判定等を行なう。途中結果
記憶部５１及び密メッシュ途中結果記憶部８１は各々担
当する領域の計算の途中結果を記憶する。なお、この
際、後の計算でより正確な値が求められれば、この値に
更新記憶される。

【００６１】密メッシュ張り付け部６１は、途中結果記
憶部５１の記憶内容を基に、密メッシュ計算部７１が対
象とする一部領域内の密なメッシュに繰り返し計算再開
にあたっての初期値を補間により与える。逆に、粗メッ
シュ計算部４１による全領域を対象とする繰り返し計算
の再開にあたって、一部領域内に存在することとなる粗
なメッシュの部分については、密メッシュ途中結果記憶
部８１の記憶内容を基に補間により初期値を与える。収
束判定部９１は、途中結果記憶部５１と密メッシュ途中
収束判定部９３の判定結果をもとに、両方の領域の計算
が収束したか否かを判定し、収束したと判断されるなら
ば途中結果記憶部５１と密メッシュ途中結果記憶部８１
に目下記憶している内容を最終結果として計算結果記憶
部８２に出力するよう指示する。

【００６２】図１４は、本計算の流れ図である。第１実
施例の図８に相当するものである。本図において、（ａ
１）の部分（ステップ）が、粗→（補間）→密→（補
間）→粗→…というメッシュ計算のループとなる。そし
て、繰り返し数というのは、格子点間の補間から、「Σ
｜仮の値─計算値｜」算出までの繰り返し数であり、一
つのメッシュごとに何回繰り返すか、そして次のメッシ
ュへ補間して計算を行なうかを計算前にあらかじめ定め
て決めておく。

【００６３】なお、この規定値であるが、本実施例で
は、計算に先立ち温度等計算で求める対象の斯く物性値
毎に絶対性として与えてある。この他、計算値の比率と
して与えてもよい。例えば｜仮の値─計算値｜の１００
０分の１等である。また、仮の値としては、前回の繰り
返し計算の結果としているが、その他前回と前々回の平
均値等としてもよい。

【００６４】以上により、各種の流れ解析を行なう。な
お、本実施例では、補間を繰り返し行なう際の計算処理
の便宜、実用上充分なことより図１５の（１）や（２）
に示すようにＸＹＺ軸とｘｙｚ軸は各々平行か直行関係
を保持するようにしている。本図において、（１）は長
方形の室内に置かれた机を上方より見たものであり、左
側の図と右側の図とでは机の方向が９０°回転してい
る。（２）は、図９に示すエアコンの解析を本実施例で
行なった場合であり、左側の図が図９の（２）に、右側
の図が図９の（３）に相当するものである。

【００６５】更に、密なメッシュの寸法は粗なメッシュ
のそれの１／３とし、かつ密なメッシュにより作成され
た９つのセルは粗なメッシュにより作成された１つのセ
ルに調度含まれるようにしている。これにより、密なメ
ッシュからの粗なメッシュへの補間は、内包される９つ
の密なメッシュの平均値をとることによりなされる。な
お、セルの形状が立方体の場合には、一部領域の回転角
の如何にかかわらず、一番真中の小さな立方体のそれを
採用することにより、計算時間のいっその短縮を図るこ
とも可能である。また、粗なメッシュから密なメッシュ
への補間は、対象とする９つの小さな直方体を内包する
大きな直方体の各面に隣接する６つの大きな直方体をも
とってきて、これにより各物性値毎のＸ、Ｙ、Ｚ方向の
変化をもとめ、この上で当該大きな直方体の値を位置に
応じて修正することによりなされる。

【００６６】以上、第１、第２実施例のいずれでも、当
然、エアコンの最適位置の検討等で複数の位置にメッシ
ュを重ね合わせて計算することも、エアコンを設置する
こととなる位置の部屋全体を基準としたＸＹＺ座標の位
置をを変えるだけで可能となる。さらに、解析対象のメ
ッシュ毎に識別符号が付与されているので、室内での赤
外線ストーブや温熱ヒータの位置をかえての解析であ
れ、基板上の半導体の位置をかえての発熱の解析であ
れ、図１６に示すようにメッシュ分割し、この最上段の
細かく分割されている部１６１が発熱するものとしてそ
のＩＤに対する発熱量を記憶させ、メッシュを変更して
重ね合わせた際に、各識別符号ごとの発熱量を計算に必
要な解析条件として用いればよく簡潔に計算条件が作成
される。

【００６７】更に、温度、流速が他のメッシュの解析条
件に必要若しくは初期値として流用可能な場合には、Ｉ
Ｄの付与の時点でそのデータを記憶させるだけでよい。
例えば図９のようにエアコンの吹き出しの温度、流速の
詳細な解析にあたっては、第１に既に設定されたメッシ
ュを別のメッシュに重ねるだけで計算が可能となる。ひ
いては、エアコンのような機種ごとのデータベースとし
てメッシュを作成しておけば、様々な別のメッシュへ重
ね合わせるだけで計算は可能であり、再度のメッシュ切
りが不要となる。

【００６８】第２に計算対象によっては計算結果の物性
値等についても、好ましい初期値を与えることが多くな
る。具体的には、基板上に発熱する半導体が設置された
り埋め込まれたりしている場合には、固体部の熱伝導率
等は不変であるため、当該部の解析条件としての熱伝導
率のみならず発熱部近傍の初期温度として先になされた
一部領域の詳細な計算結果の値を流用しえることとな
る。

【００６９】あるいは、室内にエアコンの他に扇風機が
あるような場合、扇風機の送風羽根近辺の空気の流れ方
向は、エアコンの影響や室内における扇風機の占める位
置の影響は事実上無視しえる。従って、この領域の詳細
な計算にあたり、風速の初期値としてあらかじめ求めら
れた一定値を採用することが可能となる。あるいは、エ
アコン吹き出し口の空気の温度は温熱ヒータ等他の大き
な熱源がない限りその室内に占める位置に事実上無関係
であり、このため詳細計算にあたっての初期値として設
置場合の如何にかかわらず一定温度を採用しうる。

【００７０】これは、境界条件としてのエアコンの吸熱
量や発熱量についても同様である。以上は、全領域を対
象とした計算からその一部領域を詳細に計算し、解析す
る場合、逆に一部領域の詳細な計算結果をもとに全領域
の比較的粗な解析をなす場合、更に両方の領域を補間を
繰り返すことにより同時に計算する場合のいずれでも可
能である。

【００７１】なお、一部領域の詳細な計算結果をもとに
全領域を計算する用途は、ある型番の定ったエアコン等
の機器を各種形状、広さ等の室内に設置した場合の室内
温度等、ひいては使用、設置可能な部屋の形状、広さ等
についての検討、解析等の便宜を図らんとするものであ
る。更には、室内各部へエアコンを設置した場合を解析
し、その結果得られたエアコンの最適位置とその近傍の
温度条件等をもとに、今度は室内全体の温度条件を粗で
はあるがより正確に解析せんとするような際にも使用さ
れる。この場合には、小さなセルを使用して詳細な解析
がなされた部分に含まれることとなる大きなセルについ
ては、その内部に含まれる小さなセルの計算結果の平均
値が全領域を対象としての計算にあたっての初期値とし
て採用される。

【００７２】なお、またこの際には、一の大きなセルに
含まれる複数のセルの位置を占める物質等が相違する場
合でも、原則としてこの平均値を求めるという補間がな
される。ただし、小さなセルの一部がはみ出す等の場合
には必要な修正がなされる。また、全領域と一部領域と
の境界面の熱の出入りも全領域を計算するにあたっての
初期条件等の一部とされるのが原則である。この他、全
領域からの外部への熱の放散等については、必要な初期
条件の設定、入力等がなされる。具体的には、詳細な解
析がなされた一部領域以外の熱源の考慮等である。

【００７３】以上、本発明を実施例に基づいて説明して
きたが、本発明は何も上記実施例に限定されないのは勿
論である。すなわち、例えば以下のようにしている。（１）製造等の都合で、本発明の必要不可欠な一の構成
要素（要件、部）を物理的、機械的に複数に分割した
り、逆に複数のものを一体としたり、更には、適宜これ
らを組み合わせている。

【００７４】（２）一部構成要素をソフト的に構成して
いる。（３）解析対象の流れとは熱ではなく、音、水等の流体
や熱貫流率である。（４）室内に、扇風機、石油ストーブ、エアコン、赤外
線電気ごたつ等が、あるいは基板上に多数のＩＣ等の電
気、電子機器等が設置されている場合を解析する場合に
おいて、詳細な解析の対象となっている一部領域が重複
して設けられ、結果的に一部領域に、三つ以上のメッシ
ュ分割が重複してなされている。

【００７５】（５）上記（４）の場合、各一部領域の詳
細な検討、解析に際し、他の一部領域を対象として既に
なされている計算結果やその途中結果が流用される。（６）上記（５）の場合、各変数若しくはセル毎の収束
を得るための繰り返し計算数は、収束するまで行なうの
でなく、ある定められた回数とする。この上で、各一部
領域や全領域につき一旦計算の途中結果を出力させ、こ
の途中結果を相互に補間しあって再度一定回数繰り返し
計算を行なうという処理を繰り返し、最終的に収束値を
求めるようにする。

【００７６】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明におい
ては、粗にメッシュ切りがなされ、粗に解析された物体
や空間の結果を、その一部領域を対象とした密なメッシ
ュの計算に使用可能である。これにより、計算時間、所
要工数とも節約される。また、粗にメッシュ切りされた
全領域と密にメッシュ切りされたその一部領域とを、各
々の領域の計算の途中結果を他方の領域の計算や繰り返
し計算にあたっての初期値や境界条件として使用し、こ
れにより両方の領域を精度よく、かつ工数、計算時間と
も節約して行なうことが可能となる。

【００７７】また、一部領域については、解析対象とす
る機器等に応じてあらかじめ作成しておくことが可能と
なり、しかもこの際、該一部領域は任意の位置や方向に
設定しえ、これにより複数の解析メッシュの解析が効率
的になる。また、一部領域の解析内容、解析対象の如何
によっては、あらかじめ作成されているメッシュ分割や
境界条件を使用し、メッシュ分割位置等のみを入力すれ
ばよい。このため、計算の前準備の工数が大きく削減さ
れる。

【００７８】また、全領域中に設定された複数の一部領
域の計算にあたって、全領域の計算結果のみならず前に
なされた一部領域のメッシュ分割や計算結果を流用して
効率的に行うことが可能となる。逆に、一部領域につい
てなされた解析、計算結果やその途中結果をその外部の
領域の計算に使用することも可能となり、後者の計算の
効率化が図れる。

【００７９】また、上記計算結果やその途中結果の流
用、使用に際して、発熱量、温度、流速等を対象とする
ことが可能となり、流れ解析の効率化につながる。更
に、住環境中のエアコン位置や基板上の発熱源の位置等
実用上重要なものにつき最適設計条件を求めることが容
易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の解析対象の領域のメッシュ分割の例を示
す図である。

【図２】上記メッシュ分割におけるグリッドライン、セ
ルのノードの様子を示す図である。

【図３】上記メッシュ分割におけるセルを定めるデータ
の例を示した図である。

【図４】上記メッシュ分割におけるセル毎の物性値等を
区分けして入力されている様子を示す図である。

【図５】１次元におけるメッシュ解析の有限体積法の説
明のための図である。

【図６】従来の有限体積法の流れ図である。

【図７】本発明に係る流れ解析装置の第１実施例の系統
構成図である。

【図８】上記実施例における有限体積法の流れ図であ
る。

【図９】上記実施例における張り付けの様子を説明する
ための図である。

【図１０】上記実施例における張り付けの流れ図であ
る。

【図１１】上記実施例における複数の一部領域メッシュ
を順に解析していく際の流れ図である。

【図１２】本発明に係る流れ解析装置の第２実施例の解
析の内容を視覚化した図である。

【図１３】本発明に係る流れ解析装置の第２実施例の固
有の系統構成図である。

【図１４】上記実施例における有限体積法の流れ図であ
る。

【図１５】第１及び第２実施例における一部領域の回転
しての設定例等の図である。

【図１６】上記実施例にて電子機器を含む密なメッシュ
を基板上に設けた場合の様子を示す図である。

【符号の説明】

１二重丸２白丸３斜線丸４黒丸１０解析条件入力部１１形状条件入力部１２複数メッシュ条件入力部１２１定型メッシュ記憶部１３外部条件物性条件等入力部１３１定型境界条件等記憶部２０解析対象メッシュ用ＩＤ作成部３０グリッドライン座標決定部４０基本メッシュ計算部４１基本メッシュ計算部５０基本計算結果記憶部５１途中結果記憶部６０他メッシュ張り付け部６１密メッシュ張り付け部７０他メッシュ計算部７１密メッシュ計算部８０詳細計算結果記憶部８１密メッシュ途中結果記憶部８２計算結果記憶部９０終了判定部９１収束判定部１００出力部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】解析対象の領域を本来は単一寸法の長方
形にメッシュ分割し、該長方形毎にそこを占めることと
なる物質の物性値と境界条件あるいは初期条件の少くも
一を使用して繰り返し計算を行い、変数、長方形の少く
も一毎に計算の収束結果を得ることにより、解析対象の
領域を解析する構成の流れ解析装置において、上記解析対象の領域の一部について、より精密な解析を
目的として別個の繰り返し計算を行う対象として指定可
能とする一部領域指定部と、前記一部領域指定部にて指定された一部領域を、全領域
よりも密となる寸法若しくはこれに併せて三辺の少なく
も一の方向が全領域のものと異なるかつ単一寸法の長方
形にメッシュ分割可能とする一部領域メッシュ分割部
と、全領域を対象にして解析した結果若しくは途中結果の少
なくも一方を使用して、前記一部領域指定部にて指定さ
れた領域若しくは該一部領域解析用の長方形の少くも一
について境界条件若しくは初期条件の少なくも一を補間
により作成する一部領域用境界初期条件作成部と、前記一部領域メッシュ分割部にて分割された密な長方形
毎にそこを占めることとなる物質の物性値と、前記一部
領域用境界初期条件作成部の作成結果を使用して繰り返
し計算を行い、変数、密な長方形の少くも一毎に計算の
収束結果を得ることにより、解析対象の一部の領域を緻
密に解析する一部領域用計算部とを有していることを特
徴とする流れ解析装置。
【請求項２】解析対象の領域を本来は単一寸法の長方
形にメッシュ分割し、該長方形毎にそこを占めることと
なる物質の物性値と境界条件あるいは初期条件の少くも
一を使用して繰り返し計算を行い、変数、長方形の少く
も一毎に計算の収束結果を得ることにより、解析対象の
領域を解析する構成の流れ解析装置本体部と、上記解析対象の領域の一部について、より精密な解析を
目的として別個の繰り返し計算を行う対象として指定可
能とする一部領域指定部と、前記一部領域指定部にて指定された一部領域を、全領域
よりも密となる寸法若しくはこれに併せて三辺の少なく
も一の方向が全領域のものと異なるかつ単一寸法の長方
形にメッシュ分割可能とする一部領域メッシュ分割部
と、全領域を対象にして解析した結果若しくは途中結果の少
なくも一方を使用して、前記一部領域指定部にて指定さ
れた領域若しくは該一部領域解析用の長方形の少くも一
について境界条件若しくは初期条件の少なくも一を補間
により作成する一部領域用境界初期条件作成部と、前記一部領域メッシュ分割部にて分割された密な長方形
毎にそこを占めることとなる物質の物性値と、前記一部
領域用境界初期条件作成部の作成結果を使用して繰り返
し計算を行い、変数、密な長方形の少くも一毎に計算の
収束結果を得ることにより、解析対象の一部の領域を緻
密に解析する一部領域用計算部と、前記一部領域用計算部の解析した結果若しくは途中結果
の少くも一方を使用して、該一部領域用計算部の解析対
象とした一部領域内に存在する全領域を対象にして解析
すべくメッシュ分割により作成された長方形毎にその境
界条件若しくは初期条件の少くも一を与える密な計算結
果フィードバック部と、前記密な計算結果フィードバック部の結果を受けて流れ
解析装置本体部に本来の単一寸法の長方形にメッシュ分
割しての繰り返し計算を行わせるフィードバック計算部
と、前記一部領域用計算部、前記密な計算結果フィードバッ
ク部、前記フィードバック計算部、流れ解析装置本体部
の少くも一について、繰り返し計算数若しくはフィード
バック数あるいは変数、密な長方形の収束結果の少くも
一についてを監視し、繰り返し計算の打ち切り、繰り返
し計算に基づく解析結果の出力を制御する複数領域解析
制御部とを有していることを特徴とする流れ解析装置。
【請求項３】請求項１若しくは請求項２記載の流れ解
析装置において、前記一部領域指定部にて指定されることとなる一部領域
を、あらかじめ全領域よりも密となる寸法若しくはこれ
に併せて三辺の少なくも一の方向が全領域のものと異な
るかつ単一寸法の長方形にメッシュ分割して記憶してい
る一部領域メッシュ分割記憶部を有し、前記一部領域メッシュ分割部は、前記一部領域指定部に
て指定された一部領域が前記一部領域メッシュ分割記憶
部に記憶されているものである場合には、これを検知し
てメッシュ分割に際し前記一部領域メッシュ分割記憶部
からあらかじめ記憶されているメッシュ分割を読み出し
てメッシュ分割に使用する記憶データ使用一部領域メッ
シュ分割部を有していることを特徴とする請求項１若し
くは請求項２記載の流れ解析装置。
【請求項４】解析対象の領域を本来は単一寸法の長方
形にメッシュ分割し、該長方形毎にそこを占めることと
なる物質の物性値と境界条件あるいは初期条件を使用し
て繰り返し計算を行い、変数、長方形の少くも一毎に計
算の収束結果を得ることにより、解析対象の領域を解析
する構成の流れ解析装置において、上記解析対象の領域を一部として含むより大きい領域に
ついてより広汎な解析を目的として別個の繰り返し計算
を行う対象として指定可能とする拡大領域指定部と、前記拡大領域指定部にて指定された拡大領域を、当初の
領域よりも粗となる寸法若しくはこれに併せて三辺の少
なくも一の方向が当初の狭い領域のものと異なるかつ単
一寸法の長方形にメッシュ分割可能とする拡大領域メッ
シュ分割部と、当初の狭い領域を対象にして解析した結果若しくは途中
結果の少なくも一方を使用して、前記拡大領域指定部に
て指定された領域若しくは該拡大領域内の各長方形の少
くも一について境界条件若しくは初期条件の少なくも一
の少くも一部を補間により作成する拡大領域用境界初期
条件作成部と、前記拡大領域メッシュ分割部にて分割された粗な長方形
毎にそこを占めることとなる物質の物性値と、前記拡大
領域用境界初期条件作成部の作成結果を使用して繰り返
し計算を行い、変数、粗な長方形の少くも一毎に計算の
収束結果を得ることにより、新たな解析対象の拡大領域
を全般的に解析する拡大領域用計算部とを有しているこ
とを特徴とする流れ解析装置。
【請求項５】解析対象の領域を本来は単一寸法の長方
形にメッシュ分割し、該長方形毎にそこを占めることと
なる物質の物性値と境界条件あるいは初期条件の少くも
一を使用して繰り返し計算を行い、変数、長方形の少く
も一毎に計算の収束結果を得ることにより、解析対象の
領域を解析する構成の流れ解析装置において、上記解析対象の領域の一部について、全領域とは別個に
繰り返し計算を行う対象として指定可能とする一部領域
指定部と、前記一部領域指定部にて指定された一部領域を、全領域
よりも密となる寸法若しくはこれに併せて三辺の少なく
も一の方向が全領域のものと異なるかつ単一寸法の長方
形にメッシュ分割可能とする一部領域メッシュ分割部
と、全領域若しくは一部領域の一方を対象にして解析した結
果若しくは途中結果の少なくも一方を使用して、他方の
全領域若しくは一部領域若しくはそれら領域の解析用の
各長方体の少くも一について繰り返し計算を行う際の境
界条件若しくは初期条件若しくは繰り返し計算途中での
境界条件相当の条件若しくは初期条件相当の条件の少な
くも一を補間により作成する他方領域計算用境界初期条
件作成部と、全領域及び一部領域毎に、当該領域を分割することとな
る各長方形毎にそこを占めることとなる物質の物性値
と、前記他方領域計算用境界初期条件作成部の作成結果
を使用して別個に繰り返し計算を所定回数若しくは所定
の収束結果を得ることの少くも一を行わせる領域種別計
算部と、前記領域種別計算部の結果を基に前記他方領域計算用境
界初期条件作成部に新たに境界条件若しくは初期条件を
作成させ、該作成した境界条件若しくは初期条件をもと
に前記領域種別計算部に新たな計算をなさせるという処
理を繰り返させることにより、全領域及び指定された一
部領域について変数、粗な長方形及び密な長方形の少く
も一毎に計算の収束結果を得ることにより、解析対象の
全領域を粗く、一部の領域を緻密に解析する多重領域用
計算部とを有していることを特徴とする流れ解析装置。
【請求項６】前記解析装置は、発熱量、温度、流速の
少なくも一を計算対象とする若しくは境界条件又は初期
条件の少なくも一として入力可能とする発熱量、温度、
流速処理部を有し、前記一部領域用境界初期条件作成部は作成対象として発
熱量、温度、流速の少なくも一を取り扱う発熱量、温
度、流速条件作成手段を有し、前記一部領域用計算部は、発熱量、温度、流速の少なく
も一を取り扱う発熱量、温度、流速用計算手段を有して
いることを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載
の流れ解析装置。
【請求項７】前記解析装置は、発熱量、温度、流速の
少なくも一を計算対象とする若しくは境界条件又は初期
条件の少なくも一として入力可能とする発熱量、温度、
流速処理部を有し、前記一部領域用境界初期条件作成部は作成対象として発
熱量、温度、流速の少なくも一を取り扱う発熱量、温
度、流速条件作成手段を有し、前記一部領域用計算部は、発熱量、温度、流速の少なく
も一を取り扱う発熱量、温度、流速用計算手段を有して
いることを特徴とする請求項３に記載の流れ解析装置。
【請求項８】前記解析装置は、発熱量、温度、流速の
少なくも一を計算対象とする若しくは境界条件又は初期
条件の少なくも一として入力可能とする発熱量、温度、
流速処理部を有し、前記拡大領域用境界初期条件作成部は作成対象として発
熱量、温度、流速の少なくも一を取り扱う発熱量、温
度、流速条件作成手段を有し、前記拡大領域用計算部は、発熱量、温度、流速の少なく
も一を取り扱う発熱量、温度、流速用計算手段を有して
いることを特徴とする請求項４記載の流れ解析装置。
【請求項９】前記解析装置は、発熱量、温度、流速の
少なくも一を計算対象とする若しくは境界条件又は初期
条件の少なくも一として入力可能とする発熱量、温度、
流速処理部を有し、前記他方領域計算用境界初期条件作成部は作成対象とし
て発熱量、温度、流速の少なくも一を取り扱う発熱量、
温度、流速条件作成手段を有し、前記多重領域用計算部は、発熱量、温度、流速の少なく
も一を取り扱う発熱量、温度、流速用計算手段を有して
いることを特徴とする請求項５記載の流れ解析装置。