JPH10177591A - Numerical analyzer, its method, and integrated circuit - Google Patents

Numerical analyzer, its method, and integrated circuit

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JPH10177591A
JPH10177591A JP9032661A JP3266197A JPH10177591A JP H10177591 A JPH10177591 A JP H10177591A JP 9032661 A JP9032661 A JP 9032661A JP 3266197 A JP3266197 A JP 3266197A JP H10177591 A JPH10177591 A JP H10177591A
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discretized
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numerical analysis
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▲たか▼彦 棚橋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a numerical analyzer which can perform numerical analysis in a short time with a simple constitution. SOLUTION: A numerical analyzer is provided with a discretized nabla operator calculating means 8 which calculates a discretized nabla operator which is obtained by discretizing the nabla operator of spatial differentiation based on the element information of each element obtained by dividing a field to be analyzed and a physical quantity calculating means 9 which calculates such a physical quantity that meets the continuous expression of the field to be analyzed by repetitively modifying the physical quantity until the physical quantity can meet the continuous expression by using the calculated discretized nabla operator. Therefore, the numerical analyzer can make numerical analysis in a short time with a simple constitution by reducing the time required for the numerical analysis.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【目次】以下の順序で本発明を説明する。[Table of Contents] The present invention will be described in the following order.

【0002】発明の属する技術分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 発明の実施の形態 (1)第1実施例 (1−1)原理 (1−2)全体構成(図1〜図4) (1−3)デルチツプ及びポアソンソルバチツプ (1−3−1)離散化ナブラ演算子(図5) (1−3−2)ポアソン方程式の解法 (1−3−3)デルチツプの構成(図6〜図13) (1−3−4)ポアソンソルバチツプの構成(図14〜
図19) (1−4)動作及び効果(図20及び図21) (2)第2実施例 (3)他の実施例(図22及び図23) 発明の効果
BACKGROUND OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention Means for Solving the Problems Embodiments of the Invention (1) First Embodiment (1-1) Principle (1-2) Overall Configuration (1-3) Deltip and Poisson solver tips (1-3-1) Discretized nabla operator (FIG. 5) (1-3-2) Solving Poisson equation (1-3-3) ) Configuration of Delchip (FIGS. 6 to 13) (1-3-4) Configuration of Poisson solver tip (FIGS. 14 to
(FIG. 19) (1-4) Operation and Effect (FIGS. 20 and 21) (2) Second Embodiment (3) Other Embodiments (FIGS. 22 and 23) Effects of the Invention

【0003】[0003]

【発明の属する技術分野】本発明は数値解析装置及び数
値解析方法並びに集積回路に関し、例えば有限要素法を
用いて数値解析を行う数値解析装置に適用して好適なも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a numerical analysis device, a numerical analysis method, and an integrated circuit, and is suitably applied to, for example, a numerical analysis device that performs a numerical analysis using a finite element method.

【0004】[0004]

【従来の技術】従来、電子機器や航空宇宙、自動車等の
分野においては、種々の数値解析方法を用いて熱、流
体、応力、電磁場問題等を解析するようになされてい
る。熱流体解析は例えば電子機器内の温度分布を解析し
て冷却フアンの設置場所を検討するのに用いられる。ま
た電磁流体解析は例えば原子炉において電磁波を用いて
水銀を搬送する際に効率良く搬送が行える電磁波の加え
方を検討するのに用いられる。また粘弾性流体解析は例
えば高分子材料を用いてモールド成形する際に最適な高
分子材料の流入方法を検討するのに用いられる。また固
体応力解析は例えば筐体に力が加わつたときにどのよう
な応力が作用するかを検討するのに用いられ、筐体の強
度を検討するのに用いられる。
2. Description of the Related Art Conventionally, in the fields of electronic devices, aerospace, automobiles, etc., various numerical analysis methods are used to analyze heat, fluid, stress, electromagnetic field problems, and the like. The thermo-fluid analysis is used, for example, to analyze the temperature distribution in the electronic device and to examine the installation location of the cooling fan. Electromagnetic fluid analysis is used, for example, to study how to apply electromagnetic waves that can be efficiently transported when transporting mercury using electromagnetic waves in a nuclear reactor. Also, the viscoelastic fluid analysis is used, for example, to study an optimal method of injecting a polymer material when molding using a polymer material. The solid-state stress analysis is used, for example, to study what kind of stress is applied when a force is applied to the housing, and is used to study the strength of the housing.

【0005】このような数値解析方法の代表的なものと
して、差分法や有限体積法、或いは有限要素法や境界要
素法等がある。これらの方法にはそれぞれ長所と短所が
あるが、汎用性が高く、境界条件が取り込みやすいとい
うことで有限要素法が近年着目されている。なお、有限
要素法の詳細については、例えば「棚橋隆彦:計算流体
力学,1994,IPC 」等の文献に開示されている。いずれ
にせよこれらの方法を用いて場の解析を行う場合には、
人間の手作業で行うのではなく、各物理量に初期条件と
境界条件を与えてワークステーシヨンや汎用コンピユー
タを用いて計算するのが一般的な方法である。
[0005] Typical examples of such numerical analysis methods include a difference method, a finite volume method, a finite element method and a boundary element method. Although each of these methods has advantages and disadvantages, the finite element method has recently attracted attention because of its high versatility and easy incorporation of boundary conditions. The details of the finite element method are disclosed in documents such as "Takahiko Tanahashi: Computational Fluid Dynamics, 1994, IPC". In any case, when analyzing the field using these methods,
It is a general method to perform calculation using a workstation or a general-purpose computer by giving initial conditions and boundary conditions to each physical quantity, instead of performing it manually.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで従来の数値解
析方法では、解析途中で複雑な係数行列を計算しなけれ
ばならず、このためワークステーシヨンやパーソナルコ
ンピユータを使用すると、数値解析に莫大な時間がかか
るといつた不都合がある。実際上、パーソナルコンピユ
ータよりも計算能力の高いワークステーシヨンであつた
としても、その計算能力は 100[MFlops]程度であり、数
万要素程度の解析にも10数時間も要してしまうのが現実
である。
However, in the conventional numerical analysis method, a complicated coefficient matrix must be calculated during the analysis. Therefore, if a workstation or a personal computer is used, an enormous amount of time is required for the numerical analysis. There is an inconvenience. In fact, even if the workstation has a higher computing power than a personal computer, the computing power is about 100 [MFlops], and it takes 10 to 10 hours to analyze about tens of thousands of elements. It is.

【0007】これを解決する方法として計算能力の高い
スーパーコンピユータ(計算能力は数[GFlops]以上)に
よつて数値解析する方法が考えられるが、スーパーコン
ピユータは一般的に10数億円と非常に高価なものであ
り、また部屋ほどの設置面積や非常に大きな消費電力を
必要とするものであり、手軽に利用することができない
といつた不都合がある。このような数値解析は製品評価
のために利用されるのが主な目的であり、製品設計の一
過程で莫大な費用や時間を費やすことは非効率的なこと
である。
As a method for solving this problem, a method of numerical analysis using a supercomputer having a high computing ability (computational ability is equal to or more than a number [GFlops]) can be considered, but a supercomputer generally has a very large cost of about 10 billion yen. It is expensive, requires an installation area as large as a room, and requires a very large amount of power consumption. There is a disadvantage that it cannot be used easily. Such numerical analysis is mainly used for product evaluation, and it is inefficient to spend enormous cost and time in the process of product design.

【0008】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、簡易な構成でかつ短時間で数値解析し得る数値解析
装置及び数値解析方法並びに集積回路を提案しようとす
るものである。
The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to propose a numerical analysis apparatus, a numerical analysis method, and an integrated circuit that can perform numerical analysis in a short time with a simple configuration.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、解析対象の場の物理量を算出する
数値解析装置において、解析対象の場を分割して得られ
る各要素の要素情報に基づいて、空間微分のナブラ演算
子を離散化してなる離散化ナブラ演算子を算出し、算出
した離散化ナブラ演算子を使用して物理量を算出する解
析手段を設けるようにした。このように離散化ナブラ演
算子を算出し、当該離散化ナブラ演算子を使用して物理
量を求めるようにすると、離散化ナブラ演算子は単純な
ベクトル演算で算出し得るので数値解析に要する時間を
低減することができる。また離散化ナブラ演算子を算出
するようにしたことにより、従来のような係数行列のメ
モリ記憶が不要になるので数値解析装置の構成を簡易に
することができる。
According to the present invention, there is provided a numerical analysis apparatus for calculating a physical quantity of a field to be analyzed, in which the element information of each element obtained by dividing the field to be analyzed is provided. An analysis means is provided for calculating a discretized nabla operator obtained by discretizing the spatial derivative nabla operator based on the calculated value, and calculating a physical quantity using the calculated discretized nabla operator. When the discretized nabla operator is calculated in this manner and the physical quantity is obtained using the discretized nabla operator, the time required for the numerical analysis can be reduced because the discretized nabla operator can be calculated by a simple vector operation. Can be reduced. Further, since the discretized nabla operator is calculated, the memory storage of the coefficient matrix as in the related art is not required, so that the configuration of the numerical analysis device can be simplified.

【0010】また本発明においては、解析対象の場の物
理量を算出する数値解析装置において、解析対象の場を
分割して得られる各要素の要素情報に基づいて、空間微
分のナブラ演算子を離散化してなる離散化ナブラ演算子
を算出する離散化ナブラ演算子算出手段と、離散化ナブ
ラ演算子を使用して、解析対象の場の連続の式を満足す
るように物理量を反復修正することにより当該連続の式
を満足する物理量を算出する物理量算出手段とを設ける
ようにした。このように離散化ナブラ演算子を算出し、
算出した離散化ナブラ演算子を使用して連続の式を満足
するように物理量を反復修正するようにすると、解析対
象の場から導かれるポアソン方程式を容易に解くことが
でき、数値解析に要する時間を低減することができる。
また離散化ナブラ演算子を使用するようにしたことによ
り、従来のような係数行列のメモリ記憶が不要になるの
で数値解析装置の構成を簡易にすることができる。
Further, in the present invention, in a numerical analysis apparatus for calculating a physical quantity of a field to be analyzed, a Nabla operator for spatial differentiation is discretely based on element information of each element obtained by dividing the field to be analyzed. By using a discretized nabla operator calculation means for calculating a discretized nabla operator and a discretized nabla operator, the physical quantity is repeatedly corrected so as to satisfy the continuity equation of the field to be analyzed. And a physical quantity calculating means for calculating a physical quantity satisfying the continuous equation. Calculating the discretized nabla operator in this way,
By using the calculated discretized nabla operator to iteratively correct the physical quantity to satisfy the continuous equation, the Poisson equation derived from the field to be analyzed can be easily solved, and the time required for numerical analysis Can be reduced.
The use of the discretized nabla operator eliminates the need for memory of the coefficient matrix as in the related art, so that the configuration of the numerical analysis apparatus can be simplified.

【0011】また本発明においては、解析対象の場を分
割して得られる各要素の要素情報に基づいて、空間微分
のナブラ演算子を離散化してなる離散化ナブラ演算子を
算出し、当該離散化ナブラ演算子を使用して、解析対象
の場の連続の式を満足するように物理量を反復修正する
ことにより当該連続の式を満足する物理量を算出する計
算基板と、解析対象の場を分割して要素を設定し、計算
基板に対して要素情報を供給して物理量を計算させると
共に、計算基板によつて算出された物理量を数値解析結
果として表示するコンピユータとによつて数値解析装置
を構成するようにした。このようにして離散化ナブラ演
算子を算出し、当該離散化ナブラ演算子を使用して物理
量を反復修正することにより連続の式を満足する物理量
を算出する計算基板を設けるようにしたことにより、解
析対象の場から導かれるポアソン方程式を容易に解くこ
とができ、数値解析に要する時間を低減することができ
る。
Further, in the present invention, a discretized Nabla operator obtained by discretizing a Nabla operator for spatial differentiation is calculated based on element information of each element obtained by dividing a field to be analyzed. Divide the field to be analyzed and the calculation board that calculates the physical quantity that satisfies the continuity equation by iteratively modifying the physics quantity so as to satisfy the continuity equation of the field to be analyzed by using the modified nabla operator And a computer for supplying element information to the calculation board to calculate the physical quantity and for displaying the physical quantity calculated by the calculation board as a numerical analysis result to constitute a numerical analysis apparatus. I did it. By calculating the discretized nabla operator in this way, and by repeatedly correcting the physical quantity using the discretized nabla operator, by providing a calculation board for calculating a physical quantity that satisfies the continuous equation, The Poisson equation derived from the field to be analyzed can be easily solved, and the time required for numerical analysis can be reduced.

【0012】また本発明においては、コンピユータが計
算基板から受けた反復計算途中の物理量を表示すること
によつて計算基板で算出されて行く物理量をリアルタイ
ムで表示するようにした。このようにして反復計算途中
の物理量をリアルタイムで表示するようにしたことによ
り、数値解析装置において現在どこまで解析が進んでい
るのかといつたことや、現在どのような解析結果が得ら
れているのかといつたことを容易に知り得る。従つてこ
の表示を見れば、最終結果を待たなくとも、初期条件や
境界条件が最適であつたか否かを判断し得、不適切であ
れば速やかにそれらの条件を修正して数値解析をやり直
すことができ、その結果、効率的に数値解析することが
できる。
In the present invention, the physical quantity calculated by the computer is displayed in real time by displaying the physical quantity received by the computer from the computer during the iterative calculation. By displaying the physical quantities during the iterative calculation in real time in this way, it is possible to determine how far the analysis is currently progressing in the numerical analysis device and what kind of analysis result is currently obtained. You can easily find out when. Therefore, by looking at this display, it is possible to judge whether the initial conditions and boundary conditions are optimal without waiting for the final result, and if inappropriate, correct those conditions immediately and perform the numerical analysis again. As a result, numerical analysis can be performed efficiently.

【0013】また本発明においては、解析対象の場を分
割して得られる各要素の要素情報が入力され、当該要素
情報に基づいて、空間微分のナブラ演算子を離散化して
なる離散化ナブラ演算子を算出する離散化ナブラ演算子
算出回路を集積回路化するようにした。このようにして
離散化ナブラ演算子算出回路を集積回路化するようにし
たことにより、数値解析装置を一段と小型化し得、当該
数値解析装置の構成を簡易にすることができる。
Further, in the present invention, element information of each element obtained by dividing the field to be analyzed is input, and based on the element information, a discretized nabla operation is performed by discretizing a navel operator for spatial differentiation. The discretized nabla operator calculation circuit for calculating a child is integrated into an integrated circuit. By thus integrating the discretized nabla operator calculation circuit into an integrated circuit, the numerical analysis device can be further reduced in size, and the configuration of the numerical analysis device can be simplified.

【0014】また本発明においては、空間微分のナブラ
演算子を離散化してなる離散化ナブラ演算子が入力さ
れ、当該離散化ナブラ演算子を使用して上記解析対象の
場の連続の式を満足するように上記物理量を反復修正す
ることにより当該連続の式を満足する物理量を算出する
物理量算出回路を集積回路化するようにした。このよう
にして物理量算出回路を集積回路化するようにしたこと
により、数値解析装置を一段と小型化し得、当該数値解
析装置の構成を簡易にすることができる。
According to the present invention, a discretized nabla operator obtained by discretizing a spatial differential nabla operator is input, and the expression of the continuity of the field to be analyzed is satisfied using the discretized nabla operator. The physical quantity calculation circuit that calculates the physical quantity that satisfies the continuity equation by iteratively correcting the physical quantity in such a manner as described above is integrated. By thus integrating the physical quantity calculation circuit into an integrated circuit, the numerical analysis device can be further reduced in size, and the configuration of the numerical analysis device can be simplified.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下図面について、本発明の一実
施例を詳述する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0016】(1)第1実施例 (1−1)原理 この項では、まずはじめに本発明の原理を説明する。従
来の汎用コンピユータを使用した数値解析装置では、搭
載されているCPU(中央処理ユニツト)が汎用である
が故にコンパイルされた数値解析ソフトウエアが冗長と
なり、その結果、レジスタ間のやり取りやメモリのアク
セスが増えてしまつて莫大な計算時間がかかつていた。
また一般に数値解析に有限要素法を用いた場合には、節
点及び要素情報、係数行列、計算結果等、数多くのデー
タを取り扱わなければならず、そのためメモリの容量と
しても大容量が要求されていた。ところで汎用コンピユ
ータのように容量の小さいメモリを搭載した機器では、
メモリ容量の足りない分をメモリに比してアクセスに時
間のかかるハードデイスクで補わなければならず、その
結果、汎用コンピユータの場合には、さらに計算時間が
増えるといつた問題が起きていた。
(1) First Embodiment (1-1) Principle In this section, the principle of the present invention will be described first. In a conventional numerical analysis device using a general-purpose computer, the installed CPU (central processing unit) is general-purpose, so that the compiled numerical analysis software becomes redundant. As a result, exchange between registers and access to memory are performed. It took enormous amount of calculation time.
In general, when the finite element method is used for numerical analysis, a large amount of data such as nodes and element information, coefficient matrices, calculation results, and the like must be handled. Therefore, a large memory capacity is required. . By the way, in a device equipped with a small capacity memory such as a general-purpose computer,
The shortage of memory capacity must be compensated for by a hard disk that requires more time to access than the memory. As a result, a general-purpose computer has a problem that the calculation time further increases.

【0017】そこで本発明では、この点に着目し、レジ
スタ間のやり取りやメモリアクセスを減らすことにより
数値解析に要する時間を低減し、これによつて簡易な構
成であつても短時間で数値解析し得る数値解析装置を実
現する。まず本発明においては、数値解析の手法として
GSMACと呼ばれる有限要素法を用いる。このGSM
AC有限要素法は差分法の分野で開発されたMAC法、
SMAC法、HSMAC法の技術を有限要素法に応用し
たものであり、その特徴としては、差分法が解析モデル
の境界形状が単純である必要があるのに対して解析モデ
ルの形状に任意性が高く、このため適用範囲が広い点に
ある。またこのGSMAC有限要素法には、熱、流体、
応力場、電磁場等、広範囲の非定常問題に適用できると
共に、精度良く数値解析し得るといつた特徴もある。さ
らにGSMAC有限要素法の場合には、解析対象の場に
ナビエ・ストークスの方程式を適用したときにポアソン
方程式が導かれるが、場のベクトルとエネルギーを同時
に緩和して行くことによりこのポアソン方程式を容易に
解くことができるといつた格別な効果がある。このよう
な特徴のGSMAC有限要素法を数値解析の手法として
用いることにより、本発明では数値解析に要する時間を
低減し得る。
Therefore, the present invention focuses on this point and reduces the time required for numerical analysis by reducing the number of exchanges between registers and memory access, thereby reducing the time required for numerical analysis even in a simple configuration. To realize a numerical analysis device that can perform the analysis. First, in the present invention, a finite element method called GSMAC is used as a numerical analysis technique. This GSM
AC finite element method is a MAC method developed in the field of difference method,
The technique of the SMAC method and the HSMAC method is applied to the finite element method. The feature of the difference method is that the boundary shape of the analysis model needs to be simple, while the shape of the analysis model has arbitraryness. It is expensive and therefore has a wide range of application. The GSMAC finite element method includes heat, fluid,
It can be applied to a wide range of unsteady problems such as stress field and electromagnetic field, and has a feature that numerical analysis can be performed with high accuracy. Furthermore, in the case of the GSMAC finite element method, the Poisson equation is derived when the Navier-Stokes equation is applied to the field to be analyzed. However, the Poisson equation is easily reduced by simultaneously relaxing the field vector and energy. There is a special effect that can be solved. By using the GSMAC finite element method having such features as a numerical analysis technique, the present invention can reduce the time required for numerical analysis.

【0018】また本発明では、ポアソン方程式を解くと
きに使用するナブラ演算子(すなわち空間微分の演算
子)としてベクトル演算によつて求められる離散化ナブ
ラ演算子を用いるようにした。これにより本発明では、
ナブラ演算子の算出に要する時間を低減し得る。またナ
ブラ演算子を算出する時間を低減し得るので、その都
度、ナブラ演算子を計算すれば良く、記憶の必要がない
分、メモリも低容量化し得る。また従来のようにハード
デイスクをアクセスする必要もなくなるので数値解析に
要する時間をさらに低減することができる。このように
して離散化ナブラ演算子を用いるようにしたことによ
り、本発明では全体として数値解析に要する時間を低減
し得ると共に、数値解析装置の構成を簡易にし得る。
In the present invention, a discretized nabla operator obtained by a vector operation is used as a nabla operator (that is, an operator of spatial differentiation) used when solving a Poisson equation. Thus, in the present invention,
The time required to calculate the nabla operator can be reduced. In addition, since the time for calculating the Nabla operator can be reduced, the Nabla operator may be calculated each time, and the memory capacity can be reduced because there is no need for storage. In addition, since it is not necessary to access a hard disk unlike the related art, the time required for numerical analysis can be further reduced. By using the discretized nabla operator in this way, the present invention can reduce the time required for numerical analysis as a whole and simplify the configuration of the numerical analysis device.

【0019】(1−2)全体構成 図1において、1は全体として本発明を適用した数値解
析装置を示し、当該数値解析装置1全体の数値解析動作
を管理するものとして、パーソナルコンピユータ又はワ
ークステーシヨンからなるホストコンピユータ2が設け
られている。このホストコンピユータ2はCPU(中央
処理演算装置)やメモリ、或いはハードデイスク等の各
種電気回路が収納された本体2Aと、解析結果等の各種
情報を表示するモニタ2Bとによつて構成されている。
(1-2) Overall Configuration In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a numerical analysis apparatus to which the present invention is applied as a whole. A personal computer or a work station is used to manage the numerical analysis operation of the entire numerical analysis apparatus 1. Is provided. The host computer 2 includes a main body 2A in which various electric circuits such as a CPU (Central Processing Unit), a memory, and a hard disk are stored, and a monitor 2B for displaying various information such as analysis results.

【0020】このホストコンピユータ2の本体2Aに
は、数値解析時のパラメータである初期条件や境界条件
を入力するためのキーボード(図示せず)が接続されて
いると共に、所定の伝送路(例えばPCI(Peripheral
Component Interconnect )バス)3を介して拡張ユニ
ツト5が接続されている。この拡張ユニツト5内には物
理量の解析手段として複数の計算専用基板4が実装され
ており、これによりホストコンピユータ2と複数の計算
専用基板4とが伝送路3を介して接続されるようになさ
れている。因みに、ここでは複数の計算専用基板4をホ
ストコンピユータ2に接続しているが、これは複数の計
算専用基板4を用いて並列計算を行うためであり、並列
計算を行わない場合には計算専用基板4としては1枚で
良い。
The main body 2A of the host computer 2 is connected to a keyboard (not shown) for inputting initial conditions and boundary conditions, which are parameters for numerical analysis, and a predetermined transmission path (for example, PCI). (Peripheral
An expansion unit 5 is connected via a Component Interconnect (bus) 3. A plurality of calculation-dedicated boards 4 are mounted in the extension unit 5 as means for analyzing physical quantities, so that the host computer 2 and the plurality of calculation-dedicated boards 4 are connected via the transmission path 3. ing. Here, a plurality of dedicated calculation boards 4 are connected to the host computer 2 in order to perform parallel calculation using the plurality of dedicated calculation boards 4. One substrate 4 may be used.

【0021】この計算専用基板4には、図2に示すよう
に、インターフエイス回路6、メモリ7、デルチツプ8
及びポアソンソルバチツプ9が実装されている。インタ
ーフエイス回路6は伝送路3を介してホストコンピユー
タ2から送られてくる節点及び要素情報S1を受け、こ
れを順次メモリ7に格納する。デルチツプ8は後述する
離散化ナブラ演算子∇a 及び要素体積Ve を算出する離
散化ナブラ演算子算出手段であり、後段のポアソンソル
バチツプ9で離散化ナブラ演算子∇a が必要になる都
度、メモリ7から節点及び要素情報S1を読み出し、読
み出した節点及び要素情報S1に基づいて離散化ナブラ
演算子∇a 及び要素体積Ve を算出する。
As shown in FIG. 2, an interface circuit 6, a memory 7, and a chip 8
And a Poisson solver chip 9 are implemented. The interface circuit 6 receives the node and element information S1 sent from the host computer 2 via the transmission line 3, and stores them in the memory 7 sequentially. Deruchitsupu 8 is a discrete nabla operator calculating means for calculating a discrete nabla operator ∇ a and element volume V e will be described later, each time it is necessary to discretize nabla operator ∇ a later Poisson solver multichip 9, It reads the nodes and elements information S1 from the memory 7, and calculates a discrete nabla operator ∇ a and element volume V e on the basis of the nodes and elements information S1 read.

【0022】ポアソンソルバチツプ9は後述するように
時間ステツプ毎に連続の式を満足する物理量(具体的に
は解析対象の場のベクトル及びエネルギーのことであ
り、例えば速度場であれば速度ベクトルvとエネルギー
Hである)を求める物理量算出手段であり、デルチツプ
8で算出した離散化ナブラ演算子∇a 及び要素体積Ve
を使用して要素の物理量を算出する。この算出された物
理量はインターフエイス回路6及び伝送路3を介して計
算結果情報S2としてホストコンピユータ2に送出され
る。すなわちこの数値解析装置1では、解析時間のうち
で最も時間を要するポアソン方程式を解く部分(すなわ
ち物理量を算出する部分)とその解法で必要となる係数
行列の算出部分(すなわち離散化ナブラ演算子∇a を算
出する部分)とを計算専用基板4によつて求めるように
なされている。
The Poisson solver 9 is a physical quantity (specifically, a vector and energy of a field to be analyzed, which satisfies a continuous equation for each time step, as will be described later. And energy H), and the discretized nabla operator ∇ a and element volume V e calculated by Delchip 8
Is used to calculate the physical quantity of the element. The calculated physical quantity is sent to the host computer 2 as calculation result information S2 via the interface circuit 6 and the transmission path 3. That is, in the numerical analysis device 1, a part for solving the Poisson equation which requires the longest time among the analysis times (that is, a part for calculating a physical quantity) and a part for calculating a coefficient matrix required for the solution method (that is, a discretized nabla operator ∇ a part for calculating a) is obtained by the calculation dedicated substrate 4.

【0023】ここでこのような構成を有する数値解析装
置1はホストコンピユータ2に内蔵されている数値解析
ソフトウエアに基づいて動作するようになされている。
このソフトウエアは大きく分けて、プリプロセツサと呼
ばれるソフトウエアと、解析ソルバと呼ばれるソフトウ
エアと、ポストプロセツサと呼ばれるソフトウエアの3
つによつて構成されている。
Here, the numerical analysis device 1 having such a configuration operates based on numerical analysis software built in the host computer 2.
This software can be roughly divided into three types: software called a preprocessor, software called an analysis solver, and software called a postprocessor.
It is constituted by one.

【0024】プリプロセツサは解析モデルを作成するソ
フトウエアであり、解析対象の場を各要素に分割すると
共に、初期条件や境界条件を設定するものである。また
ポストプロセツサは求めた物理量を使用して解析結果を
モニタ2Bに表示したり、或いはその解析結果を評価し
たりするソフトウエアである。一方、解析ソルバは各要
素について物理量を求めるソフトウエアであり、この実
施例の場合には、GSMAC有限要素法を用いて物理量
を求めるようになされている。この解析ソルバは基本的
にホストコンピユータ2で動作するものであるが、計算
時間の大半を閉める部分(すなわちポアソン方程式を解
いて物理量を算出する部分及びその解法において必要な
離散化ナブラ演算子∇a を算出する部分)を計算専用基
板4を起動して当該計算専用基板4で求めるようになさ
れている。
The preprocessor is software for creating an analysis model, and divides a field to be analyzed into each element and sets initial conditions and boundary conditions. The post processor is software for displaying an analysis result on the monitor 2B using the obtained physical quantity or for evaluating the analysis result. On the other hand, the analysis solver is software for obtaining a physical quantity for each element. In this embodiment, the physical solver is obtained by using the GSMAC finite element method. Although this analysis solver basically operates on the host computer 2, a part that closes most of the calculation time (that is, a part that calculates a physical quantity by solving a Poisson equation, and a discretized nabla operator ∇ a required in the solution method) Is calculated using the dedicated calculation board 4 by activating the dedicated calculation board 4.

【0025】ここで図3に示すフローチヤートを用い
て、この数値解析装置1における数値解析手順を説明す
る。この数値解析装置1では、まずステツプSP1から
入つたステツプSP2において、プリプロセツサを起動
し、解析モデルを作成(すなわち解析対象の場を各要素
に分割する)すると共に、各計算専用基板4で計算する
要素の割り振りを行う。因みに、この数値解析装置1で
は計算専用基板4を複数設けて計算処理を並列化してい
るので、このような割り振り処理を行うようになつてい
る。また割り振り方法としては隣り合う要素を異なる計
算専用基板4に割り振り、隣り合う要素が同じ計算専用
基板4に割り振られないようにする。
Here, a numerical analysis procedure in the numerical analysis apparatus 1 will be described using a flowchart shown in FIG. In the numerical analysis apparatus 1, in step SP2 entered from step SP1, the preprocessor is started to create an analysis model (that is, to divide an analysis target field into elements), and to calculate on each calculation dedicated board 4. Allocate elements. Incidentally, in the numerical analysis device 1, since a plurality of calculation-dedicated substrates 4 are provided to parallelize the calculation processing, such an allocation processing is performed. As an allocation method, adjacent elements are allocated to different calculation-dedicated substrates 4 so that adjacent elements are not allocated to the same calculation-dedicated substrate 4.

【0026】次のステツプSP3においては、解析ソル
バを起動し、プリプロセツサによつて行つた割り振りに
基づいて各計算専用基板4に節点及び要素情報S1を供
給し、当該各計算専用基板4を使用して各要素の物理量
を求める。因みに、物理量の算出は、デルチツプ8で算
出した離散化ナブラ演算子∇a 及び要素体積Ve を使用
して、ポアソンソルバチツプ9でポアソン方程式を解く
ことにより求められる。
In the next step SP3, the analysis solver is started, and the node and element information S1 are supplied to each dedicated calculation board 4 based on the allocation performed by the preprocessor, and the respective dedicated calculation board 4 is used. To determine the physical quantity of each element. Incidentally, the calculation of the physical quantity, using the discrete nabla operator ∇ a and element volume V e calculated in Deruchitsupu 8, obtained by solving the Poisson equation Poisson solver multichip 9.

【0027】次のステツプSP4においては、全要素に
ついて物理量が算出し得たか否か判定し、全要素につい
て算出が終了していなければステツプSP2に戻つて残
つている要素の割り振りを行つた上で再度解析ソルバに
て物理量の算出を行い、全要素について算出が終了した
ら次のステツプSP5に移行する。ステツプSP5にお
いては、ポストプロセツサを起動し、解析ソルバで求め
た各要素の物理量を使用して解析結果をモニタ2Bに表
示する。これが終わると、次のステツプSP6に移つて
数値解析処理を終了する。
In the next step SP4, it is determined whether or not the physical quantities have been calculated for all the elements. If the calculation has not been completed for all the elements, the procedure returns to step SP2 to allocate the remaining elements. The physical quantity is calculated again by the analysis solver, and when the calculation is completed for all the elements, the process proceeds to the next step SP5. In step SP5, the post processor is started, and the analysis result is displayed on the monitor 2B using the physical quantities of the respective elements obtained by the analysis solver. When this is completed, the process moves to the next step SP6, and the numerical analysis processing ends.

【0028】次にこの数値解析手順において最も主要な
部分である解析ソルバについて、図4に示すフローチヤ
ートを用いて説明する。解析ソルバでは、ステツプSP
10から入つたステツプSP11において、まずホスト
コンピユータ2から節点及び要素情報S1を計算専用基
板4のメモリ7にロードする。次のステツプSP12に
おいては、デルチツプ8がメモリ7に格納されている節
点及び要素情報S1を読み出し、当該節点及び要素情報
S1に基づいて要素の離散化ナブラ演算子∇aと要素体
積Ve を求める。そして次のステツプSP13におい
て、デルチツプ8がその求めた離散化ナブラ演算子∇a
及び要素体積Ve をポアソンソルバチツプ9に供給す
る。
Next, an analysis solver which is the most important part in the numerical analysis procedure will be described with reference to a flowchart shown in FIG. In the analysis solver, step SP
In step SP11 entered from step 10, first, the node and element information S1 are loaded from the host computer 2 into the memory 7 of the dedicated calculation board 4. In the next step SP 12, Deruchitsupu 8 reads the nodes and elements information S1 is stored in the memory 7, obtaining the discretization nabla operator ∇ a and element volume V e of the element based on the nodes and elements information S1 . Then, in the next step SP13, the delchip 8 calculates the discretized nabla operator ∇ a
And the element volume V e to the Poisson solver chip 9.

【0029】次のステツプSP14においては、ポアソ
ンソルバチツプ9が離散化ナブラ演算子∇a 及び要素体
積Ve を使用して連続の式(すなわち∇・v=0)を満
足する要素の物理量(すなわち場のベクトルv及びエネ
ルギーH)を求める。具体的には、連続の式を満足する
ように物理量を反復修正することによりポアソン方程式
を解き、これによつて連続の式を満足する物理量を求め
る。次のステツプSP15においては、ポアソンソルバ
チツプ9がその求めた物理量をインターフエイス回路6
及び伝送路3を介してホストコンピユータ2に送出す
る。これが終わると、次のステツプSP16に移つて処
理を終了する。因みに、ここで示した解析ソルバは各計
算専用基板4において並列的に行われるものである。
[0029] At next step SP14, the physical quantity of elements Poisson solver multichip 9 satisfies the continuity equation using discretization nabla operator ∇ a and element volume V e (i.e. ∇ · v = 0) (i.e. Find the field vector v and energy H). Specifically, the Poisson equation is solved by repeatedly correcting the physical quantity so as to satisfy the continuity equation, and thereby the physical quantity satisfying the continuity equation is obtained. In the next step SP15, the Poisson solver 9 converts the obtained physical quantity into an interface circuit 6.
And to the host computer 2 via the transmission path 3. When this ends, the process moves to the next step SP16 and ends. Incidentally, the analysis solver shown here is performed in parallel on each calculation-dedicated board 4.

【0030】(1−3)デルチツプ及びポアソンソルバ
チツプ (1−3−1)離散化ナブラ演算子 この項では離散化ナブラ演算子について説明する。離散
化ナブラ演算子∇a は空間微分のナブラ演算子∇を離散
化したものであり、形状関数の勾配の要素平均値とし
て、次式
(1-3) Deltip and Poisson solvers (1-3-1) Discretized nabla operator This section describes the discretized nabla operator. The discretized nabla operator ∇ a is a discretized version of the spatial derivative nabla operator ∇, and the elemental mean of the gradient of the shape function is given by

【数20】 で定義される。ここでaは要素の局所節点番号であり、
a は形状関数である。またΩe は2次元の場合、要素
面積Se であり、3次元の場合、要素体積Ve である。
因みに、ここでの積分計算はすべて物理空間(x,y,
z)ではなく計算空間(ξ,η,ζ)で実行される。す
なわち計算は物理空間から計算空間に写像されてから実
行される。
(Equation 20) Is defined by Where a is the local node number of the element,
N a is a shape function. Ω e is an element area S e in the case of two dimensions, and is an element volume V e in the case of three dimensions.
Incidentally, all the integral calculations here are in the physical space (x, y,
z), but not in the computation space (ξ, η, ζ). That is, the calculation is performed after being mapped from the physical space to the calculation space.

【0031】ここで3次元の離散化ナブラ演算子∇a
体積分法によつて定義し直すと、次式
Here, when the three-dimensional discretized nabla operator ∇ a is redefined by the field integration method, the following equation is obtained.

【数21】 に示すようになる。この場合、要素の形状を図5に示す
ような6面体とすると、形状関数Na は、8つの節点
(座標値はそれぞれ(-1,-1,-1)、(+1,-1,-1)、
(-1,+1,-1)、(-1,-1,+1)、(+1,-1,+1)、
(-1,+1,+1)、(+1,+1,-1)、(+1,+1,+1)であ
る)からなる局所座標として、次式
(Equation 21) It becomes as shown in. In this case, if the hexahedron shown the shapes of the elements in FIG. 5, the shape function N a are each eight nodal (coordinates (-1, -1, -1), (+ 1, -1, -1),
(-1, + 1, -1), (-1, -1, + 1), (+ 1, -1 ,, + 1),
As local coordinates consisting of (-1, + 1, + 1), (+ 1, + 1, -1), (+ 1, + 1, + 1),

【数22】 に示すようになる。但し、a=1〜8であり、また
a 、ξa 、ηa 、ζa 、ξa ηa 、ηa ζa 、ζa ξ
a 、ξa ηa ζa は1次独立な基底ベクトルである。
(Equation 22) It becomes as shown in. Where a = 1 to 8 and l a , ξ a , η a , ζ a , ξ a η a , η a ζ a , ζ a ξ
a and ξ a η a ζ a are linearly independent basis vectors.

【0032】ところで上述したように計算は物理空間か
ら計算空間に写像されて行われるが、その際、物理空間
と計算空間を結びつけものが、ヤコビ行列〔Jij〕とヤ
コビの逆行列〔Jij-1である。このヤコビの逆行列
〔Jij-1は、余因子行列を〔Aij〕とすれば、次式
[0032] Incidentally the calculation is performed is mapped from the physical space to the calculation space as described above, in which one combines the physical space and computation space, the Jacobian matrix [J ij] and the inverse matrix of the Jacobian [J ij ] -1 . The Jacobian inverse matrix [J ij ] -1 is given by the following equation, where the cofactor matrix is [A ij ].

【数23】 に示すように記述できる。ここでJはヤコビアンであ
り、その定義式は、次式
(Equation 23) Can be described as follows. Where J is Jacobian and its definition is

【数24】 のようになる。また余因子行列〔Aij〕の各成分は、次
(Equation 24) become that way. Each component of the cofactor matrix [A ij ] is expressed by the following equation.

【数25】 によつて定義される。(Equation 25) Is defined by

【0033】さらにこの余因子行列の各成分の要素平均
は、位置ベクトルの増分(Δr)のξ,η,ζ方向の平
均値を用いて、次式
Further, the element average of each component of the cofactor matrix is calculated by using the average value of the increment (Δr) of the position vector in the ξ, η, and ζ directions as follows:

【数26】 のように表される。因みに、ベクトルΔrの各方向の平
均値はそれぞれ、次式
(Equation 26) It is represented as By the way, the average value of the vector Δr in each direction is given by

【数27】 [Equation 27]

【数28】 [Equation 28]

【数29】 のように表される。(Equation 29) It is represented as

【0034】ここで(21)式に示した体積分法による離
散化ナブラ演算子の成分を計算空間で記述すると、次式
Here, when the components of the discretized nabla operator by the volume integral method shown in the equation (21) are described in the calculation space, the following equation is obtained.

【数30】 のように表される。ここで要素平均を用いると、この式
は、次式
[Equation 30] It is represented as Using element averaging here, this equation becomes

【数31】 のように変形し得る。また形状関数の微分の要素平均
は、次式
(Equation 31) It can be transformed as follows. The element average of the derivative of the shape function is

【数32】 によつて表され、また余因子行列の要素平均〈Aije
は余因子行列の定義式より求まるので、体積分法による
離散化ナブラ演算子∇a の近似式は、次式
(Equation 32) And the mean of the elements of the cofactor matrix <A ij> e
Is obtained from the definition formula of the cofactor matrix, so the approximate expression of the discretized nabla operator ∇ a by the volume integral method is

【数33】 のようになる。さらにこの式は(27)〜(29)式に示し
たベクトルΔrの各方向の平均値を用いて、次式
[Equation 33] become that way. Further, this equation uses the average value in each direction of the vector Δr shown in equations (27) to (29), and

【数34】 に変形し得る。このとき要素体積Ve は、次式(Equation 34) It can be transformed into At this time, the element volume V e is given by

【数35】 のように表される。(Equation 35) It is represented as

【0035】この離散化ナブラ演算子∇a を用いると、
勾配、発散、回転は場のベクトルvと共にそれぞれ次式
[0035] The use of this discrete nabla operator ∇ a,
The gradient, divergence and rotation are given by

【数36】 [Equation 36]

【数37】 (37)

【数38】 のように表される。(38) It is represented as

【0036】従つてあらゆる場の解析に必要となる空間
微分の演算子として離散化ナブラ演算子∇a を求めるよ
うにすれば、(34)式に示したような単純なベクトル演
算で行えるので計算時間を大幅に低減することができ
る。因みに、従来のようにGauss-Legendreの数値積分公
式を用いて係数行列を計算した場合には、計算に時間が
かかるが故に1度計算した係数行列をメモリに記憶する
必要があつたが、このような離散化ナブラ演算子∇a
用いれば従来のように計算に時間がかかることはないの
でその都度計算すれば良くなる。従つて離散化ナブラ演
算子∇a を用いれば、従来のように莫大な容量のメモリ
が不要になり、メモリ容量が少ない汎用コンピユータで
も十分に対応することができる。なお、デルチツプ8と
しては、メモリ7に格納されている節点及び要素情報S
1を読み出し、その結果得られる節点座標を基に(34)
及び(35)式を計算して離散化ナブラ演算子∇a 及び要
素体積Ve を求めるのが、主たる作業である。
[0036] If to determine the discrete nabla operator ∇ a as an operator for spatial differentiation required the slave connexion every field analysis, calculated since performed by a simple vector operations as shown in Equation (34) Time can be significantly reduced. By the way, when the coefficient matrix was calculated using the Gauss-Legendre numerical integration formula as in the past, it was necessary to store the coefficient matrix once calculated in the memory because the calculation took a long time. If such a discretized nabla operator ∇ a is used, the calculation does not take much time unlike the conventional case, and the calculation may be performed each time. By using the Supporting connexion discrete nabla operator ∇ a, becomes a memory of enormous capacity as in the prior art unnecessary, it is possible to sufficiently cope with even less memory generic computer. It should be noted that the Delchip 8 includes nodes and element information S stored in the memory 7.
1 is read out and based on the resulting node coordinates (34)
And (35) determine the discrete nabla operator ∇ a and element volume V e by calculating the equation, it is the main task.

【0037】(1−3−2)ポアソン方程式の解法 この項ではポアソン方程式の解法について説明する。但
し、ここでは解析対象の場を速度場とし、物理量として
は速度ベクトルvとエネルギーHを求めるものとする。
まず解析対象の場を支配する運動方程式として、ナビエ
・ストークスの方程式と連続の式がある。この式は、次
(1-3-2) Solution of Poisson Equation In this section, the solution of the Poisson equation will be described. Here, it is assumed that the field to be analyzed is a velocity field, and the velocity vector v and energy H are obtained as physical quantities.
First, there are Navier-Stokes equations and continuity equations as motion equations governing the field to be analyzed. This equation is:

【数39】 のように記述される。また非圧縮条件をこの運動方程式
に適用すると、次式
[Equation 39] It is described as follows. Applying the incompressible condition to this equation of motion gives

【数40】 に示すような修正速度ポテンシヤルφに関するポアソン
方程式が導かれる。このポアソン方程式は、次のような
GSMAC有限要素法のアルゴリズムを用いて、速度v
と全エネルギーHを同時に緩和することにより解かれ
る。
(Equation 40) The Poisson equation for the modified speed potential φ as shown in FIG. The Poisson equation is calculated using the following GSMAC finite element method algorithm to calculate the velocity v
And the total energy H is simultaneously relaxed.

【0038】まず時刻t=0での初期値を与える。次に
速度の予測値を求める。次に修正速度ポテンシヤルを導
入し、速度vとエネルギーH(ベルヌーイ関数)を、次
First, an initial value at time t = 0 is given. Next, a predicted value of the speed is obtained. Next, a corrected speed potential is introduced, and the speed v and the energy H (Bernoulli function) are calculated by the following equation.

【数41】 を満足させながら同時緩和法で解く。すなわち反復子k
=0に対して、次式
[Equation 41] Solve by the simultaneous relaxation method while satisfying. That is, the iterator k
= 0,

【数42】 を初期値として設定し、次式(Equation 42) Is set as the initial value, and the following equation

【数43】 [Equation 43]

【数44】 [Equation 44]

【数45】 [Equation 45]

【数46】 [Equation 46]

【数47】 に示す反復演算を行う。その結果、例えばε=0.001 と
して、次式
[Equation 47] Is performed. As a result, for example, assuming that ε = 0.001,

【数48】 を満足したとき、vn+1 =vk+1 、Hn+1 =Hk+1 とし
て次の時間ステツプに進む。
[Equation 48] Is satisfied, v n + 1 = v k + 1 , H n + 1 = H k + 1 , and the process proceeds to the next time step.

【0039】なお、ここでベルヌーイ関数Hは、次式The Bernoulli function H is represented by the following equation.

【数49】 で表される。また∇は空間微分のナブラ演算子であり、
次式
[Equation 49] It is represented by ∇ is the Nabla operator for spatial differentiation,
Next formula

【数50】 で表される。[Equation 50] It is represented by

【0040】このようにポアソン方程式は速度vとエネ
ルギー(すなわちベルヌーイ関数)Hを同時修正して行
くことにより解かれる。なお、ポアソンソルバチツプ9
としては、デルチツプ8から供給される離散化ナブラ演
算子∇a をナブラ演算子∇として使用すると共に、当該
デルチツプ8から供給される要素体積Ve を使用して上
述した(42)〜(47)式に示す反復演算を行うことによ
り修正された速度ベクトルvとエネルギーHを求めるこ
とが、主たる作業である。
As described above, the Poisson equation can be solved by simultaneously correcting the velocity v and the energy (ie, Bernoulli function) H. In addition, Poisson Solvachip 9
The, the use of discrete nabla operator ∇ a supplied from Deruchitsupu 8 as nabla operator ∇, described above using elements volume V e supplied from the Deruchitsupu 8 (42) - (47) The main task is to find the corrected velocity vector v and energy H by performing the iterative operation shown in the equation.

【0041】(1−3−3)デルチツプの構成 この項では、デルチツプ8の具体的な構成について説明
する。但し、図中示される表記はそれぞれ図6に示すよ
うな内容を示すものとする。まずデルチツプ8として
は、図7〜図13に示す各ブロツクによつて構成されて
いる。メモリ7から読み出された8つの局所節点の座標
(局所節点座標は節点及び要素情報S1としてメモリ7
に格納されている)はそれぞれx成分、y成分及びz成
分毎にまとめられてξ方向ベクトル算出部10、η方向
ベクトル算出部11、ζ方向ベクトル算出部12に入力
される。
(1-3-3) Configuration of Delchip In this section, a specific configuration of the delchip 8 will be described. However, the notations shown in the figure indicate the contents as shown in FIG. 6, respectively. First, the delchip 8 is constituted by the blocks shown in FIGS. The coordinates of the eight local nodes read from the memory 7 (the local node coordinates are stored in the memory 7 as node and element information S1).
Are stored for each of the x, y, and z components and input to the 入 力 direction vector calculation unit 10, the η direction vector calculation unit 11, and the ζ direction vector calculation unit 12.

【0042】図7に示すξ方向ベクトル算出部10は上
述した(27)式の計算を実施するものであり、ベクトル
Δrのξ方向の平均値を算出するものである。第1節点
のx座標(elm[ie][1].x)は符号反転器10Aを介して
符号反転させられた後に加算器10Bに入力され、第2
節点のx座標(elm[ie][2].x)はそのまま加算器10B
に入力される。これにより加算器10Bにおいてベクト
ル(Δr)21のx成分が計算される。また第3節点のx
座標(elm[ie][3].x)がそのまま加算器10Bに入力さ
れると共に、第4節点のx座標(elm[ie][4].x)が符号
反転器10Cを介して符号反転された後に加算器10B
に入力されることにより、加算器10Bにおいてはベク
トル(Δr)34のx成分が計算される。また第5節点の
x座標(elm[ie][5].x)が符号反転器10Dを介して符
号反転された後に加算器10Bに入力されると共に、第
6節点のx座標(elm[ie][6].x)がそのまま加算器10
Bに入力されることにより、加算器10Bにおいてはベ
クトル(Δr)65のx成分が計算される。また第7節点
のx座標(elm[ie][7].x)がそのまま加算器10Bに入
力されると共に、第8節点のx座標(elm[ie][8].x)が
符号反転器10Eを介して符号反転された後に加算器1
0Bに入力されることにより、加算器10Bにおいては
ベクトル(Δr)78のx成分が計算される。加算器10
Bはこの算出されたベクトル(Δr)21、(Δr)34
(Δr)65及び(Δr)78のx成分をさらに加算し、そ
の結果得られる加算値を乗算器10Fに出力する。乗算
器10Fは加算値に0.25(すなわち1/4)を乗算す
る。これによりベクトルΔrのξ方向の平均値のx成分
(dr[1][1])が算出される。
The ξ direction vector calculation unit 10 shown in FIG. 7 performs the calculation of the above equation (27), and calculates the average value of the vector Δr in the ξ direction. The x-coordinate (elm [ie] [1] .x) of the first node is input to the adder 10B after the sign is inverted by the sign inverter 10A, and
The x-coordinate (elm [ie] [2] .x) of the node is directly used as the adder 10B.
Is input to Accordingly, the x component of the vector (Δr) 21 is calculated in the adder 10B. Also, the third node x
The coordinates (elm [ie] [3] .x) are directly input to the adder 10B, and the x-coordinate (elm [ie] [4] .x) of the fourth node is sign-inverted via the sign inverter 10C. Adder 10B
, The x component of the vector (Δr) 34 is calculated in the adder 10B. The x coordinate (elm [ie] [5] .x) of the fifth node is input to the adder 10B after sign inversion through the sign inverter 10D, and the x coordinate (elm [ie ] [6] .x) is the adder 10
By being input to B, the adder 10B calculates the x component of the vector (Δr) 65 . The x-coordinate (elm [ie] [7] .x) of the seventh node is directly input to the adder 10B, and the x-coordinate (elm [ie] [8] .x) of the eighth node is sign-inverted. Adder 1 after sign inversion via 10E
By being input to 0B, the adder 10B calculates the x component of the vector (Δr) 78 . Adder 10
B represents the calculated vectors (Δr) 21 , (Δr) 34 ,
The x components of (Δr) 65 and (Δr) 78 are further added, and the resultant addition value is output to the multiplier 10F. The multiplier 10F multiplies the added value by 0.25 (that is, 1/4). Thus, the x component (dr [1] [1]) of the average value of the vector Δr in the ξ direction is calculated.

【0043】同様に、第1〜第8節点のy座標(elm[i
e][1].y〜elm[ie][8].y)は直接又は符号反転器10
G、10I、10J及び10Kを介して加算器10Hに
入力されることにより、当該加算器10Hにおいてベク
トル(Δr)21、(Δr)34、(Δr)65及び(Δr)
78のy成分が算出されると共に、それらの加算値が算出
される。その加算値は乗算器10Lに入力され、ここで
0.25が乗算されることにより、かくしてベクトルΔrの
ξ方向の平均値のy成分(dr[1][2])が算出される。同
様に、第1〜第8節点のz座標(elm[ie][1].z〜elm[i
e][8].z)は直接又は符号反転器10M、10P、10
Q及び10Rを介して加算器10Nに入力されることに
より、当該加算器10Nにおいてベクトル(Δr)21
(Δr)34、(Δr)65及び(Δr)78のz成分が算出
されると共に、それらの加算値が算出される。その加算
値は乗算器10Sに入力され、ここで0.25が乗算される
ことにより、かくしてベクトルΔrのξ方向の平均値の
z成分(dr[1][3])が算出される。
Similarly, the y-coordinates (elm [i
e] [1] .y to elm [ie] [8] .y) are direct or sign inverter 10
By being input to the adder 10H via G, 10I, 10J, and 10K, the vectors (Δr) 21 , (Δr) 34 , (Δr) 65, and (Δr) in the adder 10H.
The y component of 78 is calculated, and the sum of them is calculated. The added value is input to the multiplier 10L, where
By multiplying by 0.25, the y component (dr [1] [2]) of the average value of the vector Δr in the ξ direction is calculated. Similarly, the z coordinate of the first to eighth nodes (elm [ie] [1] .z to elm [i
e] [8] .z) are direct or sign inverters 10M, 10P, 10
By being input to the adder 10N via Q and 10R, the vector (Δr) 21 ,
The z components of (Δr) 34 , (Δr) 65 and (Δr) 78 are calculated, and the sum of them is calculated. The added value is input to the multiplier 10S, where it is multiplied by 0.25, thereby calculating the z component (dr [1] [3]) of the average value of the vector Δr in the ξ direction.

【0044】また図8に示すη方向ベクトル算出部11
は上述した(28)式の計算を実施するものであり、ベク
トルΔrのη方向の平均値を算出するものである。η方
向ベクトル算出部11はξ方向ベクトル算出部10と同
様に乗算器、加算器及び符号反転器によつて構成され、
第1〜第8節点のx座標(elm[ie][1].x〜elm[ie][8].
x)を使用してベクトルΔrのη方向の平均値のx成分
(dr[2][1])を算出し、第1〜第8節点のy座標(elm
[ie][1].y〜elm[ie][8].y)を使用してベクトルΔrの
η方向の平均値のy成分(dr[2][2])を算出し、第1〜
第8節点のz座標(elm[ie][1].z〜elm[ie][8].z)を使
用してベクトルΔrのη方向の平均値のz成分(dr[2]
[3])を算出する。
The η direction vector calculator 11 shown in FIG.
Performs the calculation of the above equation (28), and calculates the average value of the vector Δr in the η direction. The η-direction vector calculation unit 11 is composed of a multiplier, an adder, and a sign inverter, like the ξ-direction vector calculation unit 10.
X coordinates of the first to eighth nodes (elm [ie] [1] .x to elm [ie] [8].
x), the x component (dr [2] [1]) of the average value of the vector Δr in the η direction is calculated, and the y coordinate (elm) of the first to eighth nodes is calculated.
Using [ie] [1] .y to elm [ie] [8] .y), the y component (dr [2] [2]) of the average value of the vector Δr in the η direction is calculated.
Using the z coordinate of the eighth node (elm [ie] [1] .z to elm [ie] [8] .z), the z component (dr [2] of the average value in the η direction of the vector Δr
[3]) is calculated.

【0045】また図8に示すζ方向ベクトル算出部12
は上述した(29)式の計算を実施するものであり、ベク
トルΔrのζ方向の平均値を算出するものである。ζ方
向ベクトル算出部12もξ方向ベクトル算出部10と同
様に乗算器、加算器及び符号反転器によつて構成され、
第1〜第8節点のx座標(elm[ie][1].x〜elm[ie][8].
x)を使用してベクトルΔrのζ方向の平均値のx成分
(dr[3][1])を算出し、第1〜第8節点のy座標(elm
[ie][1].y〜elm[ie][8].y)を使用してベクトルΔrの
ζ方向の平均値のy成分(dr[3][2])を算出し、第1〜
第8節点のz座標(elm[ie][1].z〜elm[ie][8].z)を使
用してベクトルΔrのη方向の平均値のz成分(dr[3]
[3])を算出する。
The ζ direction vector calculator 12 shown in FIG.
Performs the calculation of the above equation (29), and calculates the average value of the vector Δr in the ζ direction. The ζ direction vector calculation unit 12 is also composed of a multiplier, an adder, and a sign inverter, like the ξ direction vector calculation unit 10.
X coordinates of the first to eighth nodes (elm [ie] [1] .x to elm [ie] [8].
x) is used to calculate the x component (dr [3] [1]) of the average value in the ζ direction of the vector Δr, and the y coordinate (elm) of the first to eighth nodes is calculated.
Using [ie] [1] .y to elm [ie] [8] .y), the y component (dr [3] [2]) of the average value of the vector Δr in the ζ direction is calculated.
Using the z coordinate of the eighth node (elm [ie] [1] .z to elm [ie] [8] .z), the z component (dr [3] of the average value in the η direction of the vector Δr
[3]) is calculated.

【0046】このようにして求められたベクトルΔrの
ξ、η、ζ方向の平均値(dr[1][1]〜dr[3][3])は、図
9に示すように、それぞれ要素体積算出部13に入力さ
れる。この要素体積算出部13は上述した(35)式の計
算を実施するものであり、ベクトルΔrのξ、η、ζ方
向の平均値(dr[1][1]〜dr[3][3])を使用して要素体積
e を算出する。まずξ方向のy成分(dr[1][2])及び
η方向のz成分(dr[2][3])は乗算器13Aに入力され
て乗算され、その乗算結果は加算器13Bに入力され
る。またξ方向のz成分(dr[1][3])及びη方向のy成
分(dr[2][2])は乗算器13Cに入力されて乗算され、
その乗算結果は符号反転器13Dによつて符号反転され
た後に加算器13Bに入力される。加算器13Bは入力
される乗算結果をそれぞれ加算することにより外積のx
成分を算出し、これを乗算器13Eに出力する。乗算器
13Eにはζ方向のx成分(dr[3][1])が入力されてお
り、当該乗算器13Eは外積のx成分とζ方向のx成分
とを乗算することにより外積及び内積のx成分を算出
し、これを加算器13Fに出力する。
The average values (dr [1] [1] to dr [3] [3]) of the vector Δr thus obtained in the η, η, and ζ directions are, as shown in FIG. The data is input to the volume calculator 13. The element volume calculation unit 13 performs the calculation of the above equation (35), and calculates the average value of the vector Δr in the ξ, η, and ζ directions (dr [1] [1] to dr [3] [3] ) Is used to calculate the element volume V e . First, the y component (dr [1] [2]) in the ξ direction and the z component (dr [2] [3]) in the η direction are input to the multiplier 13A and multiplied, and the multiplication result is input to the adder 13B. Is done. The z component (dr [1] [3]) in the ξ direction and the y component (dr [2] [2]) in the η direction are input to the multiplier 13C and multiplied.
The result of the multiplication is input to the adder 13B after the sign is inverted by the sign inverter 13D. The adder 13B adds each of the input multiplication results to obtain the x of the outer product.
The component is calculated and output to the multiplier 13E. The x component (dr [3] [1]) in the ζ direction is input to the multiplier 13E, and the multiplier 13E multiplies the x component of the outer product by the x component in the ζ direction to obtain the outer product and the inner product. The x component is calculated and output to the adder 13F.

【0047】またξ方向のz成分(dr[1][3])及びη方
向のx成分(dr[2][1])は乗算器13Gに入力されて乗
算され、その乗算結果は加算器13Hに入力される。ま
たξ方向のx成分(dr[1][1])及びη方向のz成分(dr
[2][3])は乗算器13Iに入力されて乗算され、その乗
算結果は符号反転器13Jによつて符号反転された後に
加算器13Hに入力される。加算器13Hは入力される
乗算結果をそれぞれ加算することにより外積のy成分を
算出し、これを乗算器13Kに出力する。乗算器13K
にはζ方向のy成分(dr[3][2])が入力されており、当
該乗算器13Kは外積のy成分とζ方向のy成分とを乗
算することにより外積及び内積のy成分を算出し、これ
を加算器13Fに出力する。
The z component (dr [1] [3]) in the ξ direction and the x component (dr [2] [1]) in the η direction are input to a multiplier 13G and multiplied. 13H. The x component in the ξ direction (dr [1] [1]) and the z component in the η direction (dr
[2] [3]) are input to the multiplier 13I and multiplied. The result of the multiplication is input to the adder 13H after the sign is inverted by the sign inverter 13J. The adder 13H calculates the y component of the outer product by adding the input multiplication results, and outputs this to the multiplier 13K. Multiplier 13K
Is input with the y component of the ζ direction (dr [3] [2]), and the multiplier 13K multiplies the y component of the outer product by the y component of the ζ direction to obtain the y components of the outer product and the inner product. The calculated value is output to the adder 13F.

【0048】またξ方向のx成分(dr[1][1])及びη方
向のy成分(dr[2][2])は乗算器13Lに入力されて乗
算され、その乗算結果は加算器13Mに入力される。ま
たξ方向のy成分(dr[1][2])及びη方向のx成分(dr
[2][1])は乗算器13Nに入力されて乗算され、その乗
算結果は符号反転器13Pによつて符号反転された後に
加算器13Mに入力される。加算器13Mは入力される
乗算結果をそれぞれ加算することにより外積のz成分を
算出し、これを乗算器13Qに出力する。乗算器13Q
にはζ方向のz成分(dr[3][3])が入力されており、当
該乗算器13Qは外積のz成分とζ方向のz成分とを乗
算することにより外積及び内積のz成分を算出し、これ
を加算器13Fに出力する。
The x component (dr [1] [1]) in the ξ direction and the y component (dr [2] [2]) in the η direction are input to the multiplier 13L and multiplied. 13M. The y component in the ξ direction (dr [1] [2]) and the x component in the η direction (dr
[2] [1]) are input to the multiplier 13N and multiplied. The result of the multiplication is input to the adder 13M after the sign is inverted by the sign inverter 13P. The adder 13M calculates the z-component of the outer product by adding the input multiplication results, and outputs this to the multiplier 13Q. Multiplier 13Q
, The z component of the ζ direction (dr [3] [3]) is input, and the multiplier 13Q multiplies the z component of the outer product by the z component of the を direction to obtain the z components of the outer product and the inner product. The calculated value is output to the adder 13F.

【0049】加算器13Fは入力される外積及び内積の
x、y、z成分をそれぞれ加算することにより要素体積
(volume[ie])を算出する。この要素体積(volume[i
e])は引き算形式で逆数を求める逆数器14に入力さ
れ、ここで逆数演算が行われることにより要素体積の逆
数(rvolume[ie] )が生成される。このようにして求め
られた要素体積(volume[ie])及び要素体積の逆数(rv
olume[ie] )はポアソンソルバチツプ9に供給される。
The adder 13F calculates the element volume (volume [ie]) by adding the x, y, and z components of the input outer product and inner product, respectively. This element volume (volume [i
e]) is input to a reciprocal unit 14 for obtaining a reciprocal in a subtraction format, where a reciprocal operation is performed to generate a reciprocal (rvolume [ie]) of the element volume. The element volume (volume [ie]) and the reciprocal of the element volume (rv)
olume [ie]) is supplied to the Poisson solver chip 9.

【0050】またベクトルΔrのξ、η、ζ方向の平均
値(dr[1][1]〜dr[3][3])は、図10〜図12に示すよ
うに、離散化ナブラ演算子算出部を構成するx方向外積
加算部15、y方向外積加算部16及びz方向外積加算
部17にも入力される。これらのx方向外積加算部1
5、y方向外積加算部16及びz方向外積加算部17
は、次式
The average values (dr [1] [1] to dr [3] [3]) of the vector Δr in the ξ, η, and ζ directions are, as shown in FIGS. It is also input to the x direction cross product addition unit 15, the y direction cross product addition unit 16, and the z direction cross product addition unit 17 that constitute the calculation unit. These x direction cross product adder 1
5, y direction cross product addition unit 16 and z direction cross product addition unit 17
Is

【数51】 に示す変数cのx、y及びz成分をそれぞれ節点毎に算
出するものである。因みに、変数cは(34)式と見比べ
れば分かるように、離散化ナブラ演算子∇a に要素体積
e を乗算したものである。まずx方向外積加算部15
においては、η方向のy成分(dr[2][2])及びζ方向の
z成分(dr[3][3])は乗算器15Aに入力されて乗算さ
れ、その乗算結果は符号反転器15によつて符号反転さ
れた後に加算器15Cに入力される。またη方向のz成
分(dr[2][3])及びζ方向のy成分(dr[3][2])は乗算
器15Dに入力されて乗算され、その乗算結果は加算器
15Cに入力される。
(Equation 51) The x, y, and z components of the variable c shown in (1) are calculated for each node. Incidentally, the variable c is obtained by multiplying the discretized nabla operator ∇ a by the element volume V e, as can be seen by comparing with the equation (34). First, the x direction cross product adder 15
, The y component (dr [2] [2]) in the η direction and the z component (dr [3] [3]) in the ζ direction are input to the multiplier 15A and multiplied, and the result of the multiplication is a sign inverter. After the sign is inverted by 15, it is input to the adder 15 </ b> C. The z component (dr [2] [3]) in the η direction and the y component (dr [3] [2]) in the ζ direction are input to the multiplier 15D and multiplied, and the multiplication result is input to the adder 15C. Is done.

【0051】ζ方向のy成分(dr[3][2])及びξ方向の
z成分(dr[1][3])は乗算器15Eに入力されて乗算さ
れ、その乗算結果は符号反転器15Fによつて符号反転
された後に加算器15Cに入力される。またζ方向のz
成分(dr[3][3])及びξ方向のy成分(dr[1][2])は乗
算器15Gに入力されて乗算され、その乗算結果は加算
器15Cに入力される。ξ方向のy成分(dr[1][2])及
びη方向のz成分(dr[2][3])は乗算器15Hに入力さ
れて乗算され、その乗算結果は符号反転器15Iによつ
て符号反転された後に加算器15Cに入力される。また
ξ方向のz成分(dr[1][3])及びη方向のy成分(dr
[2][2])は乗算器15Jに入力されて乗算され、その乗
算結果は加算器15Cに入力される。加算器15Cは入
力されるそれぞれの乗算結果を加算することにより外積
加算を算出する。かくしてこの外積加算に対して乗算器
15Kで0.25を乗算することにより、第1節点における
変数cのx成分(cx[ie][1] )が得られる。
The y component (dr [3] [2]) in the ζ direction and the z component (dr [1] [3]) in the ξ direction are input to the multiplier 15E and multiplied. After the sign is inverted by 15F, it is input to the adder 15C. Z in the ζ direction
The component (dr [3] [3]) and the y component in the ξ direction (dr [1] [2]) are input to the multiplier 15G and multiplied, and the multiplication result is input to the adder 15C. The y component (dr [1] [2]) in the ξ direction and the z component (dr [2] [3]) in the η direction are input to the multiplier 15H and multiplied. The multiplication result is output by the sign inverter 15I. After the sign is inverted, it is input to the adder 15C. The z component in the (direction (dr [1] [3]) and the y component in the η direction (dr
[2] [2]) are input to the multiplier 15J and multiplied, and the multiplication result is input to the adder 15C. The adder 15C calculates an outer product addition by adding the input multiplication results. Thus, the x component (cx [ie] [1]) of the variable c at the first node is obtained by multiplying the outer product addition by 0.25 by the multiplier 15K.

【0052】同様に、x方向外積加算部15において
は、dr[1][2]〜dr[3][3]を使用して(51)式の演算処理
を行うことにより、第2〜第8節点における変数cのx
成分(cx[ie][2] 〜cx[ie][8] )が得られる。なお、cx
[ie][2] 〜cx[ie][8] を求める回路はcx[ie][1] を求め
る回路とほぼ同じ構成ではあるが、求める節点によつて
(ξa 、ηa 、ζa )の値が異なるので符号反転器の位
置が若干異なつている。
Similarly, the x-direction cross product adder 15 performs the arithmetic processing of the equation (51) using dr [1] [2] to dr [3] [3], thereby obtaining the second to the second. X of variable c at 8 nodes
The components (cx [ie] [2] to cx [ie] [8]) are obtained. Note that cx
The circuit for obtaining [ie] [2] to cx [ie] [8] has almost the same configuration as the circuit for obtaining cx [ie] [1], but depending on the nodes to be obtained, (ξ a , η a , ζ a ), The positions of the sign inverters are slightly different.

【0053】図11に示すように、y方向外積加算部1
6もx方向外積加算部15とほぼ同じ構成であり、入力
されるdr[1][1]〜dr[3][3]を使用して(51)式の演算処
理を行うことにより、第1〜第8節点における変数cの
y成分(cy[ie][1] 〜cx[ie][8] )を求める。同様に、
図12に示すように、z方向外積加算部17もx方向外
積加算部15とほぼ同じ構成であり、入力されるdr[1]
[1]〜dr[3][2]を使用して(51)式の演算処理を行うこ
とにより、第1〜第8節点における変数cのz成分(cz
[ie][1]〜cz[ie][8] )を求める。
As shown in FIG. 11, the y-direction cross product adder 1
6 has substantially the same configuration as that of the x-direction cross product addition unit 15, and performs the arithmetic processing of Expression (51) using the input dr [1] [1] to dr [3] [3], thereby obtaining The y components (cy [ie] [1] to cx [ie] [8]) of the variable c at the first to eighth nodes are obtained. Similarly,
As shown in FIG. 12, the z-direction cross product addition unit 17 has substantially the same configuration as the x-direction cross product addition unit 15, and the input dr [1]
By performing the arithmetic processing of equation (51) using [1] to dr [3] [2], the z component (cz) of the variable c at the first to eighth nodes is obtained.
[ie] [1] ~ cz [ie] [8]).

【0054】このようにして求められた第1〜第8節点
における変数cのx、y、z成分(cx[ie][1] 〜cx[ie]
[8] 、cy[ie][1] 〜cy[ie][8] 、cz[ie][1] 〜cz[ie]
[8] )は、図13に示すように、乗算回路18に入力さ
れ、要素体積の逆数値(rvolume )がそれぞれ乗算され
る。これにより第1〜第8節点に関する離散化ナブラ演
算子∇a のx、y、z成分(del x[ie][1]〜del x[ie]
[8]、del y[ie][1]〜dely[ie][8]、del z[ie][1]〜del
z[ie][8])が求められる(すなわち第1〜第8節点に関
して(34)式に示した離散化ナブラ演算子∇a が求めら
れる)。このようにして求められた各節点の離散化ナブ
ラ演算子∇a はポアソンソルバチツプ9に供給される。
The x, y, and z components (cx [ie] [1] to cx [ie] of the variable c at the first to eighth nodes thus obtained.
[8], cy [ie] [1]-cy [ie] [8], cz [ie] [1]-cz [ie]
[8]) is input to the multiplication circuit 18 as shown in FIG. 13, and is multiplied by the reciprocal value (rvolume) of the element volume. Thereby, the x, y, z components (del x [ie] [1] to del x [ie] of the discretized nabla operator ∇ a regarding the first to eighth nodes
[8], del y [ie] [1] ~ dely [ie] [8], del z [ie] [1] ~ del
z [ie] [8]) is discretized nabla operator ∇ a is determined as shown in equation ((34 regarding i.e. first to eighth node) determined). The discretized nabla operator ∇ a at each node thus obtained is supplied to the Poisson solver 9.

【0055】(1−3−4)ポアソンソルバチツプの構
成 この項では、ポアソンソルバチツプ9の具体的な構成に
ついて説明する。但し、この場合にも、図中示される表
記は図6に示すような内容を示すものとする。またこの
ポアソンソルバチツプ9では、場のベクトルとして速度
ベクトルvを算出すると共に、エネルギーHとして圧力
Pを算出するものとする。
(1-3-4) Structure of Poisson Solver Chip In this section, a specific structure of the Poisson solver chip 9 will be described. However, also in this case, the notation shown in the figure indicates the contents as shown in FIG. In the Poisson solver 9, the velocity vector v is calculated as the field vector, and the pressure P is calculated as the energy H.

【0056】まずデルチツプ8から供給される離散化ナ
ブラ演算子∇a のx、y、z成分(del x[ie][1]〜del
x[ie][8]、del y[ie][1]〜del y[ie][8]、del z[ie][1]
〜del z[ie][8])は、図14に示すように、それぞれ第
1の内積演算部19に入力される。また第1の内積演算
部19には速度ベクトルvのx、y、z成分(u[elm[i
e][1].n] 〜u[elm[ie][8].n] 、v[elm[ie][1].n] 〜v[e
lm[ie][8].n] 、w[elm[ie][1].n] 〜w[elm[ie][8].n]
)も入力される。第1の内積演算部19は上述の(4
3)式に示される変数Dk を求めるものである。但し、
ここでは演算を簡略化するため(43)式を使用せず、次
[0056] First Deruchitsupu of 8 discrete nabla operator ∇ a supplied from the x, y, z components (del x [ie] [1 ] ~del
x [ie] [8], del y [ie] [1] to del y [ie] [8], del z [ie] [1]
To del z [ie] [8]) are input to the first inner product calculation unit 19 as shown in FIG. Further, the first inner product calculation unit 19 supplies the x, y, z components (u [elm [i
e] [1] .n]-u [elm [ie] [8] .n], v [elm [ie] [1] .n]-v [e
lm [ie] [8] .n], w [elm [ie] [1] .n] to w [elm [ie] [8] .n]
) Is also entered. The first inner product calculation unit 19 calculates the above (4
3) The variable D k shown in the equation is obtained. However,
Here, in order to simplify the calculation, equation (43) is not used, and the following equation is used.

【数52】 に示す関係式を使用して変数Dk を算出する。なお、こ
の(52)式は、次式
(Equation 52) The variable D k is calculated using the relational expression shown in (1). Note that this equation (52) is

【数53】 (Equation 53)

【数54】 (Equation 54)

【数55】 に示される3つの関係式から導かれるものである。第1
の内積演算部19においては、乗算器19A〜19Iを
使用して離散化ナブラ演算子∇a と速度ベクトルvの各
成分同士を乗算し、その各成分同士の乗算結果を加算器
19Jを使用して加算する。これにより(52)式に基づ
いた変数Dk (=d[ie] )が算出される。
[Equation 55] Are derived from the three relational expressions shown in FIG. First
In the inner product calculation unit 19 uses the multiplier 19A~19I multiplies each component with each other discrete nabla operator ∇ a and the velocity vector v, using the adder 19J The multiplication result between each of its components And add. Thereby, the variable D k (= d [ie]) based on the equation (52) is calculated.

【0057】この変数Dk は、図15に示すように、乗
算器20に入力され、ここで同時緩和係数の−λ-1(=
rum[ie] )と乗算される(この同時緩和係数の−λ-1
ホストコンピユータ2から指示されるものである)。こ
れにより上述の(45)式に対応した修正速度ポテンシヤ
ルφk (=fg[ie])が算出される。この修正速度ポテン
シヤルφk は続く乗算器21に入力され、ここで時間ス
テツプの逆数値dt-1(=rdt )と乗算される。この乗
算結果φk /dt(=dp[ie])は加算器22に入力さ
れ、ここで前回求めた圧力P(=p[ie] )と加算され
る。これにより圧力Pが反復修正され、上述した(47)
式に対応する次式
The variable D k is input to the multiplier 20 as shown in FIG. 15, where the simultaneous relaxation coefficient −λ −1 (=
rum [ie]) (the simultaneous relaxation coefficient -λ -1 is specified by the host computer 2). As a result, the correction speed potential φ k (= fg [ie]) corresponding to the above equation (45) is calculated. The modified speed potential φ k is input to the subsequent multiplier 21 where it is multiplied by the reciprocal value dt -1 (= rdt) of the time step. The multiplication result φ k / dt (= dp [ie]) is input to the adder 22, where it is added to the pressure P (= p [ie]) obtained last time. As a result, the pressure P is repeatedly corrected, and as described above (47)
The next expression corresponding to the expression

【数56】 に示されるような修正圧力Pが算出される。[Equation 56] Is calculated as shown in FIG.

【0058】またデルチツプ8から供給される離散化ナ
ブラ演算子∇a のx、y、z成分(del x[ie][1]〜del
x[ie][8]、del y[ie][1]〜del y[ie][8]、del z[ie][1]
〜del z[ie][8])は、図16に示すように、第1の速度
修正部23にも入力される。この速度修正部23は速度
ベクトルvを修正するものであり、ここでは次式
[0058] Further Deruchitsupu 8 discrete nabla operator ∇ a of x supplied from, y, z components (del x [ie] [1 ] ~del
x [ie] [8], del y [ie] [1] to del y [ie] [8], del z [ie] [1]
~ Del z [ie] [8]) is also input to the first speed correction unit 23 as shown in FIG. The speed correction unit 23 corrects the speed vector v.

【数57】 に示す数式を使用して速度ベクトルvを反復修正する。[Equation 57] Iteratively corrects the velocity vector v using the formula shown in

【0059】この第1の速度修正部23においては、離
散化ナブラ演算子∇a のx、y、z成分(del x[ie][1]
〜del x[ie][8]、del y[ie][1]〜del y[ie][8]、del z
[ie][1]〜del z[ie][8])はそれぞれ乗算器23A〜2
3Iに入力され、ここで先程求めたφk /dt(=dp[i
e])と乗算される。その乗算結果はそれぞれ加算器23
J〜23Sに入力され、ここで速度ベクトルvの各成分
(uu[elm[ie][1].n]〜uu[elm[ie][8].n]、vv[elm[ie]
[1].n]〜vv[elm[ie][8].n]、ww[elm[ie][1].n]〜ww[elm
[ie][8].n])と加算される。これにより(57)式に示さ
れる修正速度ベクトルvの各成分が算出される。
[0059] In the first speed correcting section 23, discrete nabla operator ∇ a of x, y, z components (del x [ie] [1 ]
~ Del x [ie] [8], del y [ie] [1] to del y [ie] [8], del z
[ie] [1] to del z [ie] [8]) are multipliers 23A to 23A, respectively.
3I, where φ k / dt (= dp [i
e]). The results of the multiplication are respectively added to adders 23
J to 23S, where each component of the velocity vector v (uu [elm [ie] [1] .n] to uu [elm [ie] [8] .n], vv [elm [ie]
[1] .n] ~ vv [elm [ie] [8] .n], ww [elm [ie] [1] .n] ~ ww [elm
[ie] [8] .n]). Thereby, each component of the corrected speed vector v shown in the equation (57) is calculated.

【0060】また図17に示すように、速度ベクトルv
は第2の速度修正部24においても反復修正される。こ
の第2の速度修正部24は、次式
As shown in FIG. 17, the velocity vector v
Is also repeatedly corrected in the second speed correction unit 24. This second speed correction unit 24 is given by the following equation:

【数58】 に示す数式を使用して速度ベクトルvを修正する。この
第2の速度修正部24においては、乗算器24A〜24
Cによつて時間ステツプ(dt)、集中質量(rfm )及び
n+1時刻の速度ベクトルvの各成分(uu[in]、vv[i
n]、ww[in])がそれぞれ乗算される。その乗算結果は加
算器24D〜24Fに入力され、ここでn時刻の速度ベ
クトルvの各成分(u[in] 、v[in] 、w[in] )と加算さ
れる。これにより(58)式に示される修正速度ベクトル
vの各成分が算出される。
[Equation 58] Modify the velocity vector v using the formula shown in. In the second speed correction unit 24, multipliers 24A to 24A
The time step (dt), the concentrated mass (rfm), and the components (uu [in], vv [i]
n] and ww [in]). The multiplication result is input to the adders 24D to 24F, where it is added to each component (u [in], v [in], w [in]) of the speed vector v at the time n. Thereby, each component of the corrected speed vector v shown in the equation (58) is calculated.

【0061】また図18に示すように、デルチツプ8か
ら供給される離散化ナブラ演算子∇a のx、y、z成分
(del x[ie][1]〜del x[ie][8]、del y[ie][1]〜del y
[ie][8]、del z[ie][1]〜del z[ie][8])は、第2の内
積演算部25にも入力される。また第2の内積演算部2
5には速度ベクトルvのx、y、z成分(u[elm[ie]
[1].n] 〜u[elm[ie][8].n] 、v[elm[ie][1].n] 〜v[elm
[ie][8].n] 、w[elm[ie][1].n] 〜w[elm[ie][8].n] )
も入力される。この第2の内積演算部25は上述の(5
2)式を使用して変数Dk を算出する。まず第2の内積
演算部25においては、乗算器25A〜25Iを使用し
て離散化ナブラ演算子∇a と速度ベクトルvの各成分同
士を乗算し、その各成分同士の乗算結果を加算器25J
を使用して加算する。これにより(52)式に基づいた変
数Dk (=d[ie] )が算出される。
[0061] Further, as shown in FIG. 18, x discretization nabla operator ∇ a supplied from Deruchitsupu 8, y, z components (del x [ie] [1 ] ~del x [ie] [8], del y [ie] [1]-del y
[ie] [8], del z [ie] [1] to del z [ie] [8]) are also input to the second inner product calculation unit 25. The second inner product calculation unit 2
5 includes x, y, and z components (u [elm [ie]) of the velocity vector v.
[1] .n]-u [elm [ie] [8] .n], v [elm [ie] [1] .n]-v [elm
[ie] [8] .n], w [elm [ie] [1] .n]-w [elm [ie] [8] .n]
Is also entered. The second inner product calculation unit 25 calculates (5
2) Calculate the variable D k using the equation. First, in the second inner product calculating section 25, a multiplier 25A~25I multiplies each component with each other discrete nabla operator ∇ a and velocity vector v using adder 25J The multiplication result between each of its components
Add using Thereby, the variable D k (= d [ie]) based on the equation (52) is calculated.

【0062】この変数Dk は、図19に示すように、続
く絶対値回路26に入力され、ここで絶対値化すること
により変数eに変換される。この変数eは続く最大値検
出回路27に入力され、ここで前回までの最大値(divm
ax)と比較され、新たな最大値(divmax)が検出され
る。この最大値は続く大小判定器28に入力され、ここ
で収束判定基準値(eps1)と比較される。その結果、最
大値(divmax)が収束判定基準値(eps1)よりも未だ大
きければ速度ベクトルvと圧力Pの反復修正を続行し、
収束判定基準値(eps1)よりも小さければ、次の時間ス
テツプの演算に進む。なお、このポアソンソルバチツプ
9においては、内部にデータを記憶するためのメモリが
設けられており、反復修正における計算過程で生成され
た各種データを当該メモリに一時記憶し、必要に応じて
そのデータを読み出すようになされている。例えば上述
した最大値(divmax)等は、このメモリに格納されるよ
うになされており、最大値検出に際して随時読み出され
るようになつている。またこのポアソンソルバチツプ9
において反復修正された速度ベクトルvの各成分及び圧
力Pは、上述したように伝送路3を介してホストコンピ
ユータ2に送出される。
As shown in FIG. 19, this variable D k is input to the following absolute value circuit 26, where it is converted into a variable e by converting it to an absolute value. This variable e is input to the following maximum value detection circuit 27, where the maximum value (divm
ax), and a new maximum value (divmax) is detected. This maximum value is input to the following magnitude judgment unit 28, where it is compared with the convergence judgment reference value (eps1). As a result, if the maximum value (divmax) is still larger than the convergence criterion value (eps1), the iterative correction of the velocity vector v and the pressure P is continued,
If it is smaller than the convergence criterion value (eps1), the process proceeds to the next time step. The Poisson solver chip 9 is provided with a memory for storing data therein, and temporarily stores various data generated in the calculation process in the iterative correction in the memory, and stores the data as necessary. Is read. For example, the above-mentioned maximum value (divmax) is stored in this memory, and is read out at any time when the maximum value is detected. In addition, this Poisson Solvachip 9
The components of the velocity vector v and the pressure P, which have been repeatedly corrected in the above, are sent to the host computer 2 via the transmission path 3 as described above.

【0063】(1−4)動作及び効果 以上の構成において、この数値解析装置1では、数値解
析する際、まずホストコンピユータ2から計算専用基板
4に節点及び要素情報S1を供給する。この節点及び要
素情報S1は伝送路3を介して計算専用基板4のメモリ
7に送られ、当該メモリ7に格納される。デルチツプ8
は、ポアソンソルバチツプ9で離散化ナブラ演算子∇a
が必要になる都度、メモリ7から節点及び要素情報S1
を読み出し、当該節点及び要素情報S1に基づいて離散
化ナブラ演算子∇a 及び要素体積Ve を算出する。ポア
ソンソルバチツプ9はデルチツプ8で算出した離散化ナ
ブラ演算子∇a 及び要素体積Ve を使用して、時間ステ
ツプ毎に連続の式(すなわち∇・v=0)を満足するよ
うに物理量(すなわち場のベクトルv及びエネルギー
H)を反復修正し、これにより連続の式を満足する物理
量を算出する。この物理量はホストコンピユータ2に送
られ、数値解析結果として処理される。
(1-4) Operation and Effect In the above configuration, the numerical analysis device 1 first supplies the node and element information S1 from the host computer 2 to the calculation-dedicated board 4 when performing numerical analysis. The node and element information S1 are sent to the memory 7 of the dedicated calculation board 4 via the transmission path 3 and stored in the memory 7. Delchip 8
Is a Poisson solver 9 with the discretized Nabla operator ∇ a
Each time the node is required, the node and element information S1
Is read, and a discretized nabla operator ∇ a and an element volume V e are calculated based on the node and the element information S1. The Poisson solver 9 uses the discretized nabla operator ∇ a and the element volume V e calculated in the del tip 8 to obtain a physical quantity (ie, ∇ · v = 0) at each time step so as to satisfy a continuous equation (ie, ∇ · v = 0). The field vector v and the energy H) are iteratively corrected, thereby calculating a physical quantity satisfying the continuous equation. This physical quantity is sent to the host computer 2 and processed as a numerical analysis result.

【0064】このようにこの数値解析装置1では、数値
解析過程で最も時間がかかるポアソン方程式を解く部分
を計算専用基板4のポアソンソルバチツプ9で算出する
ようにしたことにより、ホストコンピユータ2内でのレ
ジスタ間のやり取りやメモリアクセスを減らすことがで
き、従来に比して数値解析に要する時間を大幅に低減す
ることができる。またこの数値解析装置1では、デルチ
ツプ8で離散化ナブラ演算子∇a を算出し、ポアソン方
程式を解く際にはナブラ演算子∇として当該離散化ナブ
ラ演算子∇a を使用するようにした。このようにする
と、離散化ナブラ演算子∇a はベクトル演算といつた単
純な演算で求めることができるのでナブラ演算子∇を算
出する時間を大幅に低減し得ると共に、数値解析に要す
る時間全体も大幅に低減し得る。またこの数値解析装置
1では、離散化ナブラ演算子∇a を短時間で算出し得る
ことを利用して当該離散化ナブラ演算子∇a が必要にな
る都度求めるようにしたことにより、従来のようにメモ
リに格納する必要がなくなるのでメモリ自体を低容量化
し得、さらには数値解析装置自体も簡易な構成にし得
る。
As described above, in the numerical analysis apparatus 1, the part for solving the Poisson equation, which takes the longest time in the numerical analysis process, is calculated by the Poisson solver 9 of the calculation-dedicated substrate 4, so that the host computer 2 In this case, the number of exchanges between registers and memory access can be reduced, and the time required for numerical analysis can be greatly reduced as compared with the related art. Further, in the numerical analysis apparatus 1 calculates a discrete nabla operator ∇ a in Deruchitsupu 8, in solving Poisson equation was to use the discrete nabla operator ∇ a as nabla operator ∇. In this way, since the discretized nabla operator ∇a can be obtained by a simple operation such as a vector operation, the time for calculating the nabla operator ∇ can be greatly reduced, and the entire time required for the numerical analysis is also reduced. It can be significantly reduced. Further, in the numerical analysis apparatus 1, by using that it is possible to calculate a short time discretization nabla operator ∇ a was to ask every time it is necessary to the discretized nabla operator ∇ a, as in the prior art Therefore, the capacity of the memory itself can be reduced, and the numerical analysis device itself can be simplified.

【0065】またこの数値解析装置1では、離散化ナブ
ラ演算子∇a を求める部分を集積回路化すると共に、ポ
アソン方程式を解く部分を集積回路化して計算専用基板
4を生成し、当該計算専用基板4を使用して数値解析す
るようにしたことにより、汎用コンピユータであるパー
ソナルコンピユータやワークステーシヨンを使用して簡
易な構成の数値解析装置1を実現し得る。従つてこの数
値解析装置1の場合には、従来のようにスーパーコンピ
ユータを使用する場合に比して数値解析装置に要する設
置面積や消費電力を低減することができる。因みに、離
散化ナブラ演算子∇a やポアソン方程式の解法は種々の
数値解析に利用し得るので、当該離散化ナブラ演算子∇
a を算出するデルチツプ8やポアソン方程式を解くポア
ソンソルバチツプ9は汎用性が高く、種々の装置に適用
し得るといつた効果もある。
[0065] Also In the numerical analysis device 1, together with an integrated circuit portion for obtaining the discretization nabla operator ∇ a, generates a calculated only substrate 4 parts to solve the Poisson equation and an integrated circuit, the computation-substrate 4, numerical analysis can be realized with a simple configuration using a personal computer or a work station, which is a general-purpose computer. Therefore, in the case of the numerical analysis device 1, the installation area and power consumption required for the numerical analysis device can be reduced as compared with the case where a supercomputer is used as in the related art. Incidentally, the discretized nabla operator ∇ a and the solution of the Poisson equation can be used for various numerical analyses.
The Delchip 8 for calculating a and the Poisson solver 9 for solving the Poisson equation have high versatility and have an effect when they can be applied to various devices.

【0066】以上の構成によれば、デルチツプ8で離散
化ナブラ演算子∇a を算出し、当該離散化ナブラ演算子
a を使用してポアソンソルバチツプ9でポアソン方程
式を解き、これによつて解析対象の場のベクトルを求め
るようにしたことにより、簡易な構成でかつ短時間で数
値解析し得る数値解析装置1を容易に実現し得る。
According to the above configuration, the discretized nabla operator ∇ a is calculated by the delchip 8 and the Poisson solver 9 is used to solve the Poisson equation using the discretized nabla operator ∇ a. By obtaining the vector of the field to be analyzed, it is possible to easily realize the numerical analysis apparatus 1 that can perform numerical analysis in a short time with a simple configuration.

【0067】なお、この数値解析装置1では、算出した
物理量を使用して解析結果を表示するようになされてい
るが、その際の表示例を図20及び図21に示す。因み
に、図20はビデオカメラに通気孔を設けたときのビデ
オカメラ内の空気の流れを解析したものである。また図
21はビデオカメラ内の温度分布を解析したものであ
る。このようにこの数値解析装置1を使用すれば、例え
ば電子機器内の空気の流れや温度分布を容易に解析する
ことができると共に、空気の流れや温度分布をユーザに
容易に知らしめることができる。またこの数値解析装置
1における実際の表示を、参考図面1及び参考図面2に
示す。因みに、参考図面1はビデオカメラ内の空気の流
れを解析したときの表示であり、参考図面2はビデオカ
メラ内の温度分布を解析したときの表示である。
The numerical analysis apparatus 1 displays an analysis result by using the calculated physical quantity. FIGS. 20 and 21 show display examples at this time. FIG. 20 shows an analysis of the flow of air in the video camera when the air holes are provided in the video camera. FIG. 21 shows an analysis of the temperature distribution in the video camera. By using the numerical analysis apparatus 1 in this manner, for example, the flow and temperature distribution of air in the electronic device can be easily analyzed, and the user can easily be notified of the flow and temperature distribution of air. . Actual displays in the numerical analysis apparatus 1 are shown in Reference Drawings 1 and 2. Incidentally, reference drawing 1 is a display when analyzing the flow of air in the video camera, and reference drawing 2 is a display when analyzing the temperature distribution in the video camera.

【0068】(2)第2実施例 この第2実施例における数値解析装置は、基本的に第1
実施例に示した数値解析装置1とほぼ同様の構成を有
し、大きく異なる点は計算専用基板4によつて計算した
各要素の物理量(すなわち場のベクトル及びエネルギ
ー)の表示方法が異なるだけである。
(2) Second Embodiment The numerical analysis apparatus according to the second embodiment basically includes a first
It has almost the same configuration as the numerical analysis apparatus 1 shown in the embodiment, and differs from the numerical analysis apparatus 1 only in the method of displaying the physical quantities (that is, field vectors and energies) of the respective elements calculated by the calculation-dedicated substrate 4. is there.

【0069】従来のようにワークステーシヨンやパーソ
ナルコンピユータによつて主に数値解析を行つた場合に
は、コンピユータは係数行列の算出やポアソン方程式を
解くのに集中せざるおえなくなり、そのためコンピユー
タはその他の処理を行う程に余力がなかつた。しかしな
がら第1実施例で説明したように、離散化ナブラ演算子
a を算出するデルチツプ8やポアソン方程式を解くポ
アソンソルバチツプ9を有する計算専用基板4を設け、
数値解析のほぼ90パーセント以上を当該計算専用基板4
で行うようにすると、ホストコンピユータ2にかかる負
荷は殆どなくなり、動画表示等の負荷の大きい処理も十
分なスピードで処理することができるようになる。
When a numerical analysis is mainly performed by a workstation or a personal computer as in the prior art, the computer must concentrate on calculating the coefficient matrix and solving the Poisson equation. There was not enough room to process. However, as described in the first embodiment, computation-substrate 4 is provided with a Poisson solver multichip 9 solving Deruchitsupu 8 and Poisson's equation for calculating the discrete nabla operator ∇ a,
Approximately 90% or more of the numerical analysis is performed by the dedicated calculation board 4
In this case, the load on the host computer 2 is almost eliminated, and processing with a large load such as displaying a moving image can be processed at a sufficient speed.

【0070】そこでこの第2実施例においては、デルチ
ツプ8やポアソンソルバチツプ9で計算を行つていると
き、ホストコンピユータ2の処理に余力があることを利
用して、計算途中の物理量をリアルタイムでモニタ2B
に表示するようにする(ここで言うリアルタイムとは、
ほぼ実時間でアニメーシヨン表示ができる程度の描画ス
ピードを意味する)。このようにすることにより、オペ
レータはそのリアルタイム表示を見れば、最終結果を待
たなくとも、要素の大きさ等といつた数値解析に於ける
初期条件が最適であるか否かを判断することができる。
従つて初期条件が不適切な場合には、速やかに初期条件
を修正して数値解析をやり直すことができ、効率的に数
値解析を行うことができる。またこのように効率的に数
値解析し得るだけでなく、最終結果に現れない計算途中
での異常部分を発見することができるので、数値解析装
置のソフトウエアを開発する際にも有効である。
Therefore, in the second embodiment, when the calculation is performed by the Delchip 8 or the Poisson solver 9, the physical quantity in the middle of the calculation is monitored in real time by utilizing the fact that the host computer 2 has extra processing. 2B
(In this case, real-time means
This means a drawing speed that enables animation display in almost real time.) By doing so, the operator can determine whether the initial conditions in the numerical analysis, such as the element size, are optimal or not, without waiting for the final result, by looking at the real-time display. it can.
Therefore, when the initial conditions are inappropriate, the initial conditions can be quickly corrected and the numerical analysis can be performed again, so that the numerical analysis can be performed efficiently. Further, not only can the numerical analysis be efficiently performed as described above, but also an abnormal part during the calculation which does not appear in the final result can be found, which is also effective when developing software for a numerical analysis apparatus.

【0071】ここでこの第2実施例の数値解析装置につ
いて以下に図面を参照しながら具体的に説明する。図1
との対応部分に同一符号を付して示す図22において、
30は全体として第2実施例による数値解析装置を示
し、計算専用基板31の構成及びホストコンピユータ2
の表示方法を除いて第1実施例の数値解析装置1とほぼ
同様の構成を有する。
Here, the numerical analysis apparatus according to the second embodiment will be specifically described below with reference to the drawings. FIG.
In FIG. 22, in which the same reference numerals are given to the corresponding parts,
Numeral 30 designates a numerical analysis apparatus according to the second embodiment as a whole, comprising a configuration of a dedicated calculation board 31 and a host computer 2.
Except for the display method, the configuration is almost the same as that of the numerical analysis device 1 of the first embodiment.

【0072】計算専用基板31においては、図23に示
すように、ポアソンソルバチツプ32の構成が第1実施
例に対して異なつている。このポアソンソルバチツプ3
2は、第1実施例と同様に、連続の式を満足する物理量
(すなわち場のベクトル及びエネルギーであり、例えば
速度場であれば速度ベクトルvとエネルギーHである)
を求める物理量算出手段であり、デルチツプ8で算出し
た離散化ナブラ演算子∇a 及び要素体積Ve を使用して
物理量を反復修正することにより連続の式を満足する物
理量を算出する。但し、このポアソンソルバチツプ32
は、第1実施例のように連続の式を満足するように収束
した物理量だけを出力するのではなく、収束する前、す
なわち反復計算途中の物理量も出力する。すなわち言い
換えれば、ポアソンソルバチツプ32は、収束したか否
かに係わらず、常に計算した物理量を出力する。その
際、ポアソンソルバチツプ32は出力される物理量が収
束したデータであるか否かを示す収束判定フラグεa
当該物理量と共に出力する。この物理量(v及びH)と
収束判定フラグεa は第1実施例と同様に計算結果情報
S2としてホストコンピユータ2に送られる。
As shown in FIG. 23, the structure of the Poisson solver chip 32 of the calculation-dedicated board 31 is different from that of the first embodiment. This Poisson solve tip 3
2 is a physical quantity that satisfies the equation of continuity (that is, a vector and energy of a field, for example, a velocity vector v and energy H in the case of a velocity field) as in the first embodiment.
A physical quantity calculation means for calculating a, calculates a physical quantity that satisfies the continuity equation by repeating modify the physical quantity by using the discrete nabla operator ∇ a and element volume V e calculated in Deruchitsupu 8. However, this Poisson solve chip 32
Outputs not only the physical quantities converged to satisfy the continuous equation as in the first embodiment, but also outputs the physical quantities before the convergence, that is, during the iterative calculation. That is, in other words, the Poisson solver 32 always outputs the calculated physical quantity regardless of whether or not the convergence has occurred. At that time, the Poisson solver multichip 32 also outputs with the physical quantity convergence determination flag epsilon a indicating whether or not data that the physical quantity is converged to be outputted. The physical quantity (v and H) and the convergence judging flag epsilon a is sent to a first embodiment similarly to calculation result information S2 to the host computer 2.

【0073】ホストコンピユータ2においては、リアル
タイムで受け取つた物理量を所定の間隔で間引き、その
間引かれた物理量に対して所定の信号処理を施した後、
当該物理量を解析結果としてモニタ2Bに表示する。そ
の際、ホストコンピユータ2においては、収束判定フラ
グεa を基に物理量が収束しているのか否かを判断し、
全ての要素の物理量が収束したのであれば最終結果であ
ることを示すグラフイツクデータをモニタ2Bに表示
し、それ以外の場合にはモニタ2Bに解析途中であるこ
とを示すグラフイツクデータを表示する。
The host computer 2 thins out the physical quantities received in real time at predetermined intervals, performs predetermined signal processing on the thinned physical quantities, and
The physical quantity is displayed on the monitor 2B as an analysis result. At that time, in the host computer 2, the physical quantity based on the convergence determination flag epsilon a, it is determined whether or not converge,
If the physical quantities of all the elements have converged, graphic data indicating the final result is displayed on the monitor 2B; otherwise, graphic data indicating that analysis is in progress is displayed on the monitor 2B. .

【0074】ここでホストコンピユータ2の内部構成に
ついて図24を用いて説明する。但し、この図24にお
いては、ホストコンピユータ2のうち表示に関する回路
ブロツクについてのみ示す。ホストコンピユータ2のC
PU33は、上述したような計算専用基板4からの計算
結果情報S2を受け取り、その計算結果情報S2から所
定のタイミング毎に物理量を抽出する(例えば 100〔n
s〕毎に出力される物理量を10〔ms〕毎に抽出する)。
そしてCPU33はその物理量に表示のための信号処理
を施し、その結果得られるグラフイツクデータをビデオ
チツプ34に出力する。またCPU33は、計算結果情
報S2内の収束判定フラグεa を基に、最終結果又は解
析途中を示すグラフイツクデータを生成し、これをビデ
オチツプ34に出力する。
Here, the internal configuration of the host computer 2 will be described with reference to FIG. However, in FIG. 24, only the circuit blocks relating to the display in the host computer 2 are shown. C of host computer 2
The PU 33 receives the calculation result information S2 from the calculation-dedicated board 4 as described above, and extracts a physical quantity from the calculation result information S2 at every predetermined timing (for example, 100 [n
s] is extracted every 10 [ms]).
Then, the CPU 33 performs signal processing for display on the physical quantity, and outputs the resulting graphic data to the video chip 34. The CPU33 is computed based on the convergence determination flag epsilon a information in S2, it generates graphic data showing an intermediate final results or analysis, and outputs this to the Bideochitsupu 34.

【0075】ビデオチツプ34においては、ビデオバツ
フア34A、グラフイツクコントローラ34B、ラツチ
回路34C、アトリビユートコントローラ34D、ビデ
オDAC(Digital Analog Converter)34E、CRT
(Cathode-Ray Tube)コントローラ34F及びシーケン
サ34Gが設けられており、CPU33から与えられる
グラフイツクデータをビデオバツフア34Aに順次格納
すると共に、所定のタイミングでビデオバツフア34A
から読み出してモニタ2Bに出力することにより、数値
解析結果を示すグラフイツクデータを当該モニタ2Bに
表示するようになされている。
The video chip 34 includes a video buffer 34A, a graphic controller 34B, a latch circuit 34C, an attribute controller 34D, a video DAC (Digital Analog Converter) 34E, and a CRT.
(Cathode-Ray Tube) A controller 34F and a sequencer 34G are provided. Graphic data provided from the CPU 33 is sequentially stored in the video buffer 34A, and the video buffer 34A is provided at a predetermined timing.
, And outputs the result to the monitor 2B, so that graphic data indicating the result of the numerical analysis is displayed on the monitor 2B.

【0076】その際、ビデオチツプ34においては、C
PU33からの制御信号を受けて、グラフイツクコント
ローラ34Bがビデオバツフア34Aへの書き込み及び
ビデオバツフア34Aからの読み出しを制御するように
なされている。またアトリビユートコントローラ34D
によつて表示色の選択を制御し、ビデオDAC34Eに
よつてその選択した表示色をモニタ2Bに指示するよう
になされている。またCRTコントローラ34Fによつ
てビデオバツフア34Aの読み出し範囲を設定すること
により画面表示サイズを制御し、シーケンサ34Gによ
つて表示タイミングを制御するようになされている。な
お、グラフイツクコントローラ34Bとビデオバツフア
34Aの間に介挿されているラツチ回路34Cは、グラ
フイツクコントローラ34B内部のグラフイツクレジス
タ(メモリの一種)に設定されたデータをビデオバツフ
ア34Aに仲介するためのレジスタである。
At this time, in the video chip 34, C
Upon receiving a control signal from the PU 33, the graphics controller 34B controls writing to the video buffer 34A and reading from the video buffer 34A. Attribute controller 34D
The selected display color is controlled by the video DAC 34E, and the selected display color is instructed to the monitor 2B by the video DAC 34E. The screen display size is controlled by setting the reading range of the video buffer 34A by the CRT controller 34F, and the display timing is controlled by the sequencer 34G. A latch circuit 34C interposed between the graphic controller 34B and the video buffer 34A is a register for mediating data set in a graphic register (a type of memory) inside the graphic controller 34B to the video buffer 34A. It is.

【0077】このようにしてホストコンピユータ2にお
いては、CPU33で生成したグラフイツクデータをビ
デオバツフア34Aを介してモニタ2Bに供給すること
により、数値解析結果を示すグラフイツクデータをモニ
タ2Bに表示するようになされている。ここでグラフイ
ツクデータを生成する際に、CPU33で行われる信号
処理について説明する。計算専用基板31から供給され
る物理量は3次元データであるので、2次元平面である
モニタ画面上に表示する際には、CPU33がその3次
元データを2次元データに座標変換しなければならな
い。すなわちこれがCPU33で行われる最も重要な信
号処理である。
In this way, the host computer 2 supplies the graphic data generated by the CPU 33 to the monitor 2B via the video buffer 34A, so that the graphic data indicating the numerical analysis result is displayed on the monitor 2B. It has been done. Here, the signal processing performed by the CPU 33 when generating graphic data will be described. Since the physical quantity supplied from the calculation-dedicated board 31 is three-dimensional data, when displaying the physical quantity on a monitor screen that is a two-dimensional plane, the CPU 33 must convert the three-dimensional data into two-dimensional data. That is, this is the most important signal processing performed by the CPU 33.

【0078】この2次元への変換処理について以下に具
体的に説明する。まずポアソンソルバチツプ32から速
度ベクトルvと、エネルギーHとして圧力Pが出力され
るものとし、さらに速度ベクトルvとしては座標値(X
1,Y1,Z1)から座標値(X2,Y2,Z2)まで
のベクトルデータが出力され、圧力Pとしては座標値
(X1,Y1,Z1)におけるスカラーデータが出力さ
れたとする。この場合、2次元への変換処理としては、
ベクトルデータに平行投影を施してモニタ平面であるX
Y平面上に投影するような処理を行えば良い。XY平面
上への平行投影は、投影の方向を示すベクトルを(X
p,Yp,Zp)とすると、次式
The two-dimensional conversion processing will be specifically described below. First, it is assumed that the velocity vector v and the pressure P are output as the energy H from the Poisson solver 32, and the velocity vector v is represented by a coordinate value (X
It is assumed that vector data from (1, Y1, Z1) to coordinate values (X2, Y2, Z2) is output, and scalar data at coordinate values (X1, Y1, Z1) is output as pressure P. In this case, the two-dimensional conversion processing includes:
X which is a monitor plane by performing parallel projection on vector data
What is necessary is just to perform the process which projects on a Y plane. In the parallel projection on the XY plane, a vector indicating the direction of projection is represented by (X
p, Yp, Zp), the following equation

【数59】 で示される変換行列Tをベクトルデータの始点及び終点
の各座標値に乗算することにより求められる。すなわち
この場合であれば、まず始点の座標値(X1,Y1,Z
1)に変換行列Tを乗算することによりXY平面上にお
ける始点座標(X1′,Y1′)を求め、続いて終点の
座標値(X2,Y2,Z2)に変換行列Tを乗算するこ
とによりXY平面上における終点座標(X2′,Y
2′)を求める。この始点座標(X1′,Y1′)と終
点座標(X2′,Y2′)を結ぶベクトルが変換後のベ
クトルデータとなる。CPU33はこのような変換行列
Tによる変換処理を行つた後、その変換後のベクトルデ
ータを示す例えば矢印のビツトマツプデータを生成し、
これをグラフイツクデータとしてビデオチツプ34のビ
デオバツフアに格納する。
[Equation 59] Is obtained by multiplying the coordinate values of the starting point and the ending point of the vector data by the transformation matrix T represented by. That is, in this case, first, the coordinate values (X1, Y1, Z
1) is multiplied by a transformation matrix T to obtain start point coordinates (X1 ′, Y1 ′) on the XY plane, and then the end point coordinate values (X2, Y2, Z2) are multiplied by the transformation matrix T to obtain XY. End point coordinates (X2 ', Y
2 '). A vector connecting the start point coordinates (X1 ', Y1') and the end point coordinates (X2 ', Y2') is the vector data after conversion. After performing the conversion process using the conversion matrix T, the CPU 33 generates, for example, bit map data of an arrow indicating the converted vector data,
This is stored in the video buffer of the video chip 34 as graphic data.

【0079】なお、圧力Pを示すスカラーデータに関し
ては、CPU33は始点座標(X1′,Y1′)付近の
一定領域又はベクトルデータを示す矢印を色分けするこ
とにより表示するようになされている。その場合、例え
ばスカラー量とそれに対応する表示色(表示色としては
例えば赤色から青色まで段階的に変化するような色を用
いる)のテーブルを予め用意しておけば、CPU33は
そのテーブルを参照しながらスカラー量に応じて容易に
色分けすることができる。またこのような表示を行うこ
とにより、オペレータは大きさの違いを視覚的に容易に
識別し得、便利である。因みに、一定領域を塗りつぶす
場合には、CPU33は隣接領域との間で補間処理を行
うようになされており、これにより色を連続的に変化さ
せて圧力分布をさらに見やすく表示するようになされて
いる。なお、CPU33は以上説明した変換処理を全て
のベクトルデータについて毎回行うのではなく、表示の
必要があるベクトルデータ及び変更のあつたベクトルデ
ータ(例えば計算途中のため毎回変化するベクトルデー
タ等)についてのみ行うようになされており、これによ
り表示処理にかかる負荷を低減するようになされてい
る。
The scalar data indicating the pressure P is displayed by the CPU 33 by color-coding a fixed area near the starting point coordinates (X1 ', Y1') or an arrow indicating vector data. In this case, if a table of, for example, scalar amounts and corresponding display colors (a color that changes stepwise from red to blue, for example) is prepared in advance, the CPU 33 refers to the table. However, the colors can be easily classified according to the scalar amount. Further, by performing such a display, the operator can easily visually identify the difference in size, which is convenient. By the way, when a certain area is painted, the CPU 33 performs an interpolation process between the adjacent area and the adjacent area, whereby the color is continuously changed so that the pressure distribution is displayed more easily. . Note that the CPU 33 does not perform the above-described conversion processing for all vector data every time, but only for vector data that needs to be displayed and changed vector data (for example, vector data that changes every time during calculation). This reduces the load on the display processing.

【0080】ここでこのような構成を有する数値解析装
置30は、第1実施例と同様に、ホストコンピユータ2
に内蔵されている数値解析ソフトウエアに基づいて数値
解析動作を行うようになされている。このソフトウエア
は大きく分けて、プリプロセツサと呼ばれるソフトウエ
アと、解析ソルバと呼ばれるソフトウエアと、ポストプ
ロセツサと呼ばれるソフトウエアの3つによつて構成さ
れている。
Here, the numerical analysis device 30 having such a configuration is similar to that of the first embodiment, except that the host computer 2
Numerical analysis operation is performed based on numerical analysis software built in. This software can be broadly divided into three types: software called a preprocessor, software called an analysis solver, and software called a postprocessor.

【0081】プリプロセツサは解析モデルを作成するソ
フトウエアであり、解析対象の場を各要素に分割すると
共に、初期条件等を設定するものである。またポストプ
ロセツサは求めた物理量を解析結果としてモニタ2Bに
表示したり、或いはその解析結果を評価したりするソフ
トウエアである。一方、解析ソルバは各要素について物
理量を求めるソフトウエアであり、この実施例の場合に
は、GSMAC有限要素法を用いて物理量を求めるよう
になされている。この解析ソルバは基本的にホストコン
ピユータ2で動作するものであるが、計算時間の大半を
閉める部分(すなわちポアソン方程式を解いて物理量を
算出する部分及びその解法において必要な離散化ナブラ
演算子∇a を算出する部分)を計算専用基板32を起動
して当該計算専用基板32で求めるようになされてい
る。
The preprocessor is software for creating an analysis model, and divides a field to be analyzed into elements and sets initial conditions and the like. The post processor is software for displaying the obtained physical quantity as an analysis result on the monitor 2B or for evaluating the analysis result. On the other hand, the analysis solver is software for obtaining a physical quantity for each element. In this embodiment, the physical solver is obtained by using the GSMAC finite element method. Although this analysis solver basically operates on the host computer 2, a part that closes most of the calculation time (that is, a part that calculates a physical quantity by solving a Poisson equation, and a discretized nabla operator ∇ a required in the solution method) Is calculated by the calculation-dedicated board 32 by activating the calculation-dedicated board 32.

【0082】ここで図25に示すフローチヤートを用い
て、この第2実施例による数値解析装置30の数値解析
手順を説明する。この数値解析装置30では、まずステ
ツプSP20から入つたステツプSP21において、プ
リプロセツサを起動し、解析モデルを作成(すなわち解
析対象の場を各要素に分割する)すると共に、各計算専
用基板31で計算する要素の割り振りを行う。因みに、
この数値解析装置30では計算専用基板31を複数設け
て計算処理を並列化しているので、このような割り振り
処理を行うようになつている。また割り振り方法として
は隣り合う要素を異なる計算専用基板31に割り振り、
隣り合う要素が同じ計算専用基板4に割り振られないよ
うにする。
Here, the numerical analysis procedure of the numerical analysis device 30 according to the second embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In the numerical analysis device 30, first, in step SP21 entered from step SP20, the preprocessor is started, an analysis model is created (that is, the field to be analyzed is divided into each element), and calculation is performed by each calculation-dedicated board 31. Allocate elements. By the way,
In this numerical analysis device 30, since a plurality of calculation-dedicated boards 31 are provided to parallelize the calculation processing, such allocation processing is performed. As an allocation method, adjacent elements are allocated to different calculation-dedicated boards 31,
Adjacent elements are not allocated to the same dedicated calculation board 4.

【0083】次のステツプSP22においては、解析ソ
ルバを起動し、プリプロセツサによつて行つた割り振り
に基づいて各計算専用基板31に節点及び要素情報S1
を供給し、当該各計算専用基板31を使用して各要素の
物理量を求める。因みに、物理量の算出は、デルチツプ
8で算出した離散化ナブラ演算子∇a 及び要素体積Ve
を使用して、ポアソンソルバチツプ32でポアソン方程
式を解くことにより求められる。
In the next step SP22, the analysis solver is started, and based on the allocation performed by the preprocessor, the node and element information S1 are stored in each dedicated calculation board 31.
Is supplied, and the physical quantity of each element is obtained by using the calculation dedicated substrate 31. Incidentally, the calculation of the physical quantity is based on the discretized nabla operator ∇ a and the element volume V e calculated in Delchip 8.
By solving the Poisson equation with the Poisson solver 32.

【0084】次のステツプSP23においては、ポスト
プロセツサを起動し、計算専用基板31から出力される
物理量を解析結果としてモニタ2Bに表示すると共に、
解析途中であることを示すグラフイツクデータをモニタ
2Bに表示する。次のステツプSP24においては、収
束判定フラグεa に基づいて、物理量が収束した値であ
るか否か判定し、収束した値でなければステツプSP2
2に戻つて計算を続行し、収束した値であれば次のステ
ツプSP25に移行する。ステツプSP25では、全要
素について物理量が算出し得たか否か判定し、全要素に
ついて算出が終了していなければステツプSP21に戻
つて残つている要素の割り振りを行つた上で再度解析ソ
ルバにて物理量の算出を行い、全要素について算出が終
了したら次のステツプSP26に移行する。全要素につ
いて物理量が算出し得たか否かの判定は、全要素の収束
判定フラグεa が収束を示しているか否かに基づいて行
われる。ステツプSP26では、現在表示されている解
析結果が最終結果であることを示すグラフイツクデータ
を表示し、次のステツプSP27に移つて処理を終了す
る。
In the next step SP23, the post processor is started up, and the physical quantity output from the dedicated calculation board 31 is displayed on the monitor 2B as an analysis result, and
Graphic data indicating that analysis is in progress is displayed on the monitor 2B. At next step SP24, based on the convergence determination flag epsilon a, determines whether the physical quantity is a value has converged, if the converged value step SP2
Returning to step 2, the calculation is continued, and if the value converges, the process proceeds to the next step SP25. At step SP25, it is determined whether or not the physical quantities have been calculated for all the elements. If the calculation has not been completed for all the elements, the procedure returns to step SP21, the remaining elements are allocated, and the physical solver is again used by the analysis solver. Is calculated, and when the calculation is completed for all the elements, the process proceeds to the next step SP26. Determining whether the physical quantity is obtained is calculated for all the elements, the convergence determination flag epsilon a for all elements is performed based on whether or not indicate convergence. At step SP26, graphic data indicating that the currently displayed analysis result is the final result is displayed, and the process moves to the next step SP27 and ends.

【0085】以上の構成において、この第2実施例の数
値解析装置30の場合にも、数値解析する際には、まず
ホストコンピユータ2から計算専用基板31に節点及び
要素情報S1を供給する。この節点及び要素情報S1は
伝送路3を介して計算専用基板31のメモリ7に送ら
れ、当該メモリ7に格納される。デルチツプ8は、ポア
ソンソルバチツプ32で離散化ナブラ演算子∇a が必要
になる都度、メモリ7から節点及び要素情報S1を読み
出し、当該節点及び要素情報S1に基づいて離散化ナブ
ラ演算子∇a 及び要素体積Ve を算出する。ポアソンソ
ルバチツプ32は、デルチツプ8で算出した離散化ナブ
ラ演算子∇a 及び要素体積Ve を使用して、連続の式を
満足するように物理量を反復修正し、これによつて連続
の式を満足する物理量を算出する。そしてポアソンソル
バチツプ32は物理量を伝送路3を介してホストコンピ
ユータ2に送出する。その際、ポアソンソルバチツプ3
2は、連続の式を満足するように収束した物理量だけを
出力するのではなく、収束前、すなわち反復計算途中の
物理量もリアルタイムで出力する。またポアソンソルバ
チツプ32は、出力した物理量が収束したデータである
のか否かを示す収束判定フラグεa も物理量と共に出力
する。
In the above configuration, also in the case of the numerical analysis device 30 of the second embodiment, when performing numerical analysis, first, the host computer 2 supplies the node and element information S1 to the calculation-dedicated board 31. The node and the element information S1 are sent to the memory 7 of the calculation-dedicated board 31 via the transmission path 3 and stored in the memory 7. Each time the Poisson solver chip 32 needs the discretized nabla operator ∇ a , the delchip 8 reads the node and element information S1 from the memory 7, and based on the node and element information S1, the discretized nabla operator ∇ a and The element volume V e is calculated. The Poisson solver 32 uses the discretized nabla operator よ うa and the element volume V e calculated in Delchip 8 to iteratively modify the physical quantity so as to satisfy the continuity equation, thereby converting the continuity equation. Calculate the physical quantity that satisfies. Then, the Poisson solver 32 sends the physical quantity to the host computer 2 via the transmission path 3. At that time, Poisson Solvatip 3
No. 2 outputs not only the physical quantity converged so as to satisfy the continuous expression, but also outputs the physical quantity before convergence, that is, the physical quantity during the iterative calculation in real time. The Poisson solver multichip 32, the output physical quantity is output together also physical quantity convergence determination flag epsilon a indicating whether or not the convergence data.

【0086】ホストコンピユータ2はこのリアルタイム
に出力される物理量を所定のタイミングで抽出し、それ
を解析結果として順次モニタ2Bにグラフイツク表示す
る。その際、収束判定フラグεa によつて解析途中であ
ることが判定されれば、解析途中であることを示すグラ
フイツクデータをモニタ2Bに表示し、全ての要素の物
理量が収束して数値解析が終了したことが判定されれ
ば、最終結果であることを示すグラフイツクデータを表
示する。
The host computer 2 extracts the physical quantity output in real time at a predetermined timing, and sequentially displays the extracted physical quantity on the monitor 2B as an analysis result in a graphic manner. At that time, if it is determined to be the middle by connexion analysis convergence determination flag epsilon a, displays the graphic data indicating the way analysis monitor 2B, numerical and physical quantity of all elements Convergence Analysis If it is determined that is completed, graphic data indicating the final result is displayed.

【0087】このようにしてポアソンソルバチツプ32
から反復計算途中の物理量を出力するようにし、ホスト
コンピユータ2においてはその反復計算途中の物理量を
順次表示することによつてポアソンソルバチツプで算出
されて行く物理量をリアルタイムでモニタ2Bに表示す
るようにしたことにより、モニタ2B上には最終結果に
向かつて時々刻々と変化する数値解析結果が表示される
ことになる。このように解析中の物理量をリアルタイム
で表示するようにしたことにより、オペレータは、数値
解析装置30において現在どこまで解析が進んでいるの
かといつたことや、現在どのような解析結果が得られて
いるのかといつたことを容易に知り得る。従つてこの表
示を見れば、最終結果を待たなくとも、初期条件や境界
条件が最適であつたか否かを判断し得、不適切であれば
速やかにそれらの条件を修正して数値解析をやり直すこ
とができ、その結果、効率的に数値解析することができ
る。
Thus, the Poisson solver tip 32
The host computer 2 outputs the physical quantities during the iterative calculation, and the host computer 2 sequentially displays the physical quantities during the iterative calculation so that the physical quantities calculated by the Poisson solver are displayed on the monitor 2B in real time. As a result, a numerical analysis result that is constantly changing toward the final result is displayed on the monitor 2B. By displaying the physical quantity under analysis in real time in this way, the operator can know how far the analysis is currently progressing in the numerical analysis device 30 and what kind of analysis result is currently obtained. You can easily know when you are. Therefore, by looking at this display, it is possible to judge whether the initial conditions and boundary conditions are optimal without waiting for the final result, and if inappropriate, correct those conditions immediately and perform the numerical analysis again. As a result, numerical analysis can be performed efficiently.

【0088】かくするにつき以上の構成によれば、ポア
ソンソルバチツプ32から反復計算途中の物理量を出力
することによつて解析対象の物理量をリアルタイムでモ
ニタ2Bに表示するようにしたことにより、オペレータ
は時々刻々と変化する数値解析状況を容易に確認するこ
とができ、かくして使い勝手の向上した数値解析装置3
0を実現することができる。
According to the above configuration, the physical quantity to be analyzed is displayed on the monitor 2B in real time by outputting the physical quantity during the iterative calculation from the Poisson solver chip 32, so that the operator can perform the calculation. Numerical analysis device 3 that can easily check the numerical analysis situation that changes from moment to moment and thus has improved usability
0 can be realized.

【0089】(3)他の実施例 なお上述の実施例においては、離散化ナブラ演算子∇a
を算出する部分とポアソン方程式を解く部分の両方をチ
ツプ化した場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、一方だけをチツプ化して他方をホストコンピユータ
2で算出するようにしても良い。なぜなら簡易な構成で
かつ短時間で数値解析するという点においては、これだ
けでも十分な効果が得られるからである。またこれに限
らず、その2つの算出部分を1つのチツプに統合するよ
うにしても良いし、さらにはメモリ7やインターフエイ
ス回路6も含めて1つのチツプに統合するようにしても
良い。このようにすれば計算専用基板4の構成を一段と
簡易にできる。
(3) Other Embodiments In the above embodiment, the discretized nabla operator ∇ a
Although the description has been given of the case where both the part for calculating the equation and the part for solving the Poisson equation are chipped, the present invention is not limited to this, and only one may be chipped and the other may be calculated by the host computer 2. This is because a sufficient effect can be obtained by this alone in terms of performing a numerical analysis in a simple configuration and in a short time. However, the present invention is not limited to this, and the two calculation portions may be integrated into one chip, and further, the memory 7 and the interface circuit 6 may be integrated into one chip. In this way, the configuration of the calculation-dedicated board 4 can be further simplified.

【0090】また上述の実施例においては、要素の形状
を6面体とした場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、要素の形状としては図26及び図27に示すよ
うな4面体や5面体であつても良い。因みに、4面体要
素及び5面体要素の場合には、(34)及び(35)式に示
した離散化ナブラ演算子∇a 及び要素体積Ve の定義式
を一段と簡易な式に変形し得る。この点について以下に
説明する。
In the above embodiment, the case where the shape of the element is a hexahedron was described. However, the present invention is not limited to this, and the shape of the element may be a tetrahedron as shown in FIGS. 26 and 27. It may be a pentahedron. Incidentally, the case of four tetrahedral elements and 5 tetrahedral elements may be deformed (34) and (35) defining equation discretization nabla operator ∇ a and element volume V e as shown in formula more simple expression. This will be described below.

【0091】まず4面体要素の場合には、形状関数Na
は次式
First, in the case of a tetrahedral element, the shape function N a
Is

【数60】 のように表される。但し、a=1〜4であり、また
a 、ξa 、ηa 、ζa は1次独立な基底ベクトルであ
る。このためベクトルΔrのξ、η、ζ方向の平均値
は、それぞれ次式
[Equation 60] It is represented as Here, a = 1 to 4, and l a , ξ a , η a , and ζ a are linearly independent basis vectors. Therefore, the average values of the vector Δr in the ξ, η, and ζ directions are respectively expressed by the following equations.

【数61】 [Equation 61]

【数62】 (Equation 62)

【数63】 のように表される。従つてこのベクトルΔrの平均値を
使用すれば、要素体積Ve は次式
[Equation 63] It is represented as Therefore, if the average value of this vector Δr is used, the element volume V e is given by the following equation.

【数64】 のように表され、離散化ナブラ演算子∇a は次式[Equation 64] Where the discretized nabla operator ∇ a is

【数65】 のように表される。[Equation 65] It is represented as

【0092】また5面体要素の場合には、形状関数Na
は次式
In the case of a pentahedral element, the shape function N a
Is

【数66】 のように表される。但し、a=1〜6であり、la 、ξ
a 、ηa 、la ζa 、ξa ζa 、ηa ζa は1次独立な
基底ベクトルである。このためベクトルΔrのξ、η、
ζ方向の平均値は、それぞれ次式
[Equation 66] It is represented as Here, a = 1 to 6, and l a , ξ
a , η a , l a ζ a , ξ a ζ a , η a ζ a are linearly independent basis vectors. Therefore, ξ, η,
The average value in the ζ direction is

【数67】 [Equation 67]

【数68】 [Equation 68]

【数69】 のように表される。従つてこのベクトルΔrの平均値を
使用すれば、要素体積Ve は次式
[Equation 69] It is represented as Therefore, if the average value of this vector Δr is used, the element volume V e is given by the following equation.

【数70】 のように表され、離散化ナブラ演算子∇a は次式[Equation 70] Where the discretized nabla operator ∇ a is

【数71】 のように表される。因みに、(34)及び(35)式は3次
元空間の定義式であるので4面体要素や5面体要素も含
むものであり、(34)及び(35)式を使つても4面体要
素や5面体要素の離散化ナブラ演算子∇a 及び要素体積
e を求めることは可能である。
[Equation 71] It is represented as Incidentally, since equations (34) and (35) are definition equations for a three-dimensional space, they include tetrahedral elements and pentahedral elements. Even if equations (34) and (35) are used, tetrahedral elements and It is possible to obtain the discretized nabla operator ∇ a and the element volume V e of the face element.

【0093】また上述の実施例においては、解析対象の
場を速度場として説明したが、本発明はこれに限らず、
解析対象の場としては例えば温度場、応力場、電磁場
等、その他の場であつても良い。因みに、その際には、
vを温度ベクトルや応力ベクトル、或いは磁束密度ベク
トルや電流密度ベクトルとすれば良い。
In the above embodiment, the field to be analyzed is described as a velocity field. However, the present invention is not limited to this.
The field to be analyzed may be another field such as a temperature field, a stress field, an electromagnetic field, or the like. By the way, in that case,
v may be a temperature vector, a stress vector, or a magnetic flux density vector or a current density vector.

【0094】また上述の実施例においては、GSMAC
有限要素法による数値解析に離散化ナブラ演算子∇a
適用した場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、有限体積法による数値解析に離散化ナブラ演算子∇
a を適用するようにしても良い。なぜなら離散化ナブラ
演算子∇a を使用すれば、少なくとも係数行列の算出時
間を低減し得ると共に、メモリを低容量化し得るからで
ある。
In the above embodiment, the GSMAC
The case where the discretized nabla operator ∇ a is applied to the numerical analysis by the finite element method has been described. However, the present invention is not limited to this.
a may be applied. Because Using discrete nabla operator ∇ a, because with may reduce the calculation time of at least coefficient matrix may lower the capacity of the memory.

【0095】また上述の実施例においては、ポアソンソ
ルバチツプ9及び32が内部にメモリを有し、計算過程
で生成されるデータを当該メモリによつて一時記憶する
ようにした場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、それらのデータをメモリ7の空き領域に記憶するよ
うにしても良い。例えば第2実施例の場合には、図28
に示すように、計算専用基板40においてポアソンソル
バチツプ41がメモリ7の空き領域をアクセスし得るよ
うにし、計算過程で生成されるデータをメモリ7の空き
領域を使つて一時記憶するようにすれば良い。このよう
にすれば、メモリが無くなる分、ポアソンソルバチツプ
の構成を一段と簡易にすることができる。
In the above-described embodiment, the case has been described where the Poisson solvers 9 and 32 have a memory therein, and the data generated in the calculation process is temporarily stored in the memory. The present invention is not limited to this, and such data may be stored in a free area of the memory 7. For example, in the case of the second embodiment, FIG.
As shown in (1), if the Poisson solver chip 41 can access the free area of the memory 7 on the dedicated calculation board 40, and the data generated in the calculation process is temporarily stored using the free area of the memory 7, good. With this configuration, the configuration of the Poisson solver can be further simplified because the memory is eliminated.

【0096】また上述の第2実施例においては、CPU
33において2次元変換処理として平行投影を行つた場
合について述べたが、本発明はこれに限らず、任意の視
点を基準とした透視投影を行うようにしても良い。因み
に、透視投影の場合には、変換行列が若干異なるが、変
換処理としては基本的に平行投影と同様に、変換行列と
座標値とを乗算すれば良い。
In the above-described second embodiment, the CPU
Although the case where the parallel projection is performed as the two-dimensional conversion processing in 33 has been described, the present invention is not limited to this, and the perspective projection may be performed based on an arbitrary viewpoint. By the way, in the case of perspective projection, the transformation matrix is slightly different, but basically the transformation process may be performed by multiplying the transformation matrix by the coordinate value as in the parallel projection.

【0097】[0097]

【発明の効果】上述のように本発明によれば、解析対象
の場を分割して得られる各要素の要素情報に基づいて、
空間微分のナブラ演算子を離散化してなる離散化ナブラ
演算子を算出し、算出した離散化ナブラ演算子を使用し
て物理量を算出するようにしたことにより、数値解析に
要する時間を低減し得、かくして簡易な構成でかつ短時
間で数値解析し得る数値解析装置を実現し得る。また本
発明によれば、解析対象の場を分割して得られる各要素
の要素情報に基づいて、空間微分のナブラ演算子を離散
化してなる離散化ナブラ演算子を算出し、算出した離散
化ナブラ演算子を使用して、解析対象の場の連続の式を
満足するように物理量を反復修正することにより当該連
続の式を満足する物理量を算出するようにしたことによ
り、数値解析に要する時間を低減し得、かくして簡易な
構成でかつ短時間で数値解析し得る数値解析装置を実現
し得る。
As described above, according to the present invention, based on the element information of each element obtained by dividing the field to be analyzed,
The time required for numerical analysis can be reduced by calculating the discretized nabla operator by discretizing the spatial differential nabla operator and calculating the physical quantity using the calculated discretized nabla operator. Thus, a numerical analysis device having a simple configuration and capable of performing numerical analysis in a short time can be realized. Further, according to the present invention, based on element information of each element obtained by dividing a field to be analyzed, a discretized Nabla operator obtained by discretizing a Nabla operator of spatial differentiation is calculated, and the calculated discretized The time required for numerical analysis by calculating the physical quantity that satisfies the continuity equation by repeatedly correcting the physical quantity so as to satisfy the continuity equation of the field to be analyzed using the Nabla operator Thus, it is possible to realize a numerical analysis apparatus that can perform numerical analysis in a short time with a simple configuration.

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

【図1】本発明の一実施例による数値解析装置の全体構
成を示すブロツク図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a numerical analysis device according to an embodiment of the present invention.

【図2】計算専用基板の構成を示すブロツク図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a dedicated calculation board.

【図3】数値解析の全体手順を示すフローチヤートであ
る。
FIG. 3 is a flowchart showing the entire procedure of numerical analysis.

【図4】解析ソルバの処理手順を示すフローチヤートで
ある。
FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure of an analysis solver.

【図5】6面体要素の説明に供する略線図である。FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a hexahedral element.

【図6】デルチツプ及びポアソンソルバチツプのブロツ
ク図に使用される表記内容を示す図表である。
FIG. 6 is a table showing notation contents used in block diagrams of Delchip and Poisson solvers.

【図7】デルチツプの構成を示すブロツク図である。FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a delchip.

【図8】デルチツプの構成を示すブロツク図である。FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a delchip.

【図9】デルチツプの構成を示すブロツク図である。FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a delchip.

【図10】デルチツプの構成を示すブロツク図である。FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a delchip.

【図11】デルチツプの構成を示すブロツク図である。FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a delchip.

【図12】デルチツプの構成を示すブロツク図である。FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a delchip.

【図13】デルチツプの構成を示すブロツク図である。FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a delchip.

【図14】ポアソンソルバチツプの構成を示すブロツク
図である。
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a Poisson solver chip.

【図15】ポアソンソルバチツプの構成を示すブロツク
図である。
FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a Poisson solver chip.

【図16】ポアソンソルバチツプの構成を示すブロツク
図である。
FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of a Poisson solver chip.

【図17】ポアソンソルバチツプの構成を示すブロツク
図である。
FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of a Poisson solver chip.

【図18】ポアソンソルバチツプの構成を示すブロツク
図である。
FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of a Poisson solver chip.

【図19】ポアソンソルバチツプの構成を示すブロツク
図である。
FIG. 19 is a block diagram showing a configuration of a Poisson solver chip.

【図20】数値解析装置によつて解析したビデオカメラ
内の空気の流れを示す略線図である。
FIG. 20 is a schematic diagram showing the flow of air in the video camera analyzed by the numerical analysis device.

【図21】数値解析装置によつて解析したビデオカメラ
内の温度分布を示す略線図である。
FIG. 21 is a schematic diagram illustrating a temperature distribution in the video camera analyzed by the numerical analysis device.

【図22】第2実施例による数値解析装置の全体構成を
示すブロツク図である。
FIG. 22 is a block diagram showing an overall configuration of a numerical analysis device according to a second embodiment.

【図23】第2実施例の計算専用基板の構成を示すブロ
ツク図である。
FIG. 23 is a block diagram showing a configuration of a calculation-dedicated board according to the second embodiment.

【図24】ホストコンピユータの内部構成の説明に供す
るブロツク図である。
FIG. 24 is a block diagram for describing an internal configuration of a host computer.

【図25】第2実施例による数値解析手順の説明に供す
るフローチヤートである。
FIG. 25 is a flowchart for explaining a numerical analysis procedure according to the second embodiment.

【図26】4面体要素の説明に供する略線図である。FIG. 26 is a schematic diagram for describing a tetrahedral element.

【図27】5面体要素の説明に供する略線図である。FIG. 27 is a schematic diagram used for describing a pentahedron element.

【図28】他の実施例によるポアソンソルバチツプの説
明に供するブロツク図である。
FIG. 28 is a block diagram for explaining a Poisson solver chip according to another embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、30……数値解析装置、2……ホストコンピユー
タ、2A……本体、2B……モニタ、3……伝送路、
4、31、40……計算専用基板、5……拡張ユニツ
ト、6……インターフエイス回路、7……メモリ、8…
…デルチツプ、9、32、41……ポアソンソルバチツ
プ。
1, 30 numerical analysis device, 2 host computer, 2A main body, 2B monitor, 3 transmission line,
4, 31, 40 ... Calculation dedicated board, 5 ... Expansion unit, 6 ... Interface circuit, 7 ... Memory, 8 ...
... Delchip, 9, 32, 41 ... Poisson Solvatip.

Claims (34)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】解析対象の場の物理量を算出する数値解析
装置において、 上記解析対象の場を分割して得られる各要素の要素情報
に基づいて、空間微分のナブラ演算子を離散化してなる
離散化ナブラ演算子を算出し、算出した離散化ナブラ演
算子を使用して上記物理量を算出する解析手段を具える
ことを特徴とする数値解析装置。
1. A numerical analysis apparatus for calculating a physical quantity of a field to be analyzed, wherein a Nabla operator for spatial differentiation is discretized based on element information of each element obtained by dividing the field to be analyzed. A numerical analysis apparatus comprising: an analysis unit that calculates a discretized nabla operator and calculates the physical quantity using the calculated discretized nabla operator.
【請求項2】上記解析手段は、 上記要素の形状が6面体の場合には、物理空間を(x,
y,z)、計算空間を(ξ,η,ζ)、物理空間の位置
ベクトルをr(=(x,y,z))、計算空間の基底ベ
クトルをそれぞれξa 、ηa 、ζa 、上記要素の体積を
e 、上記離散化ナブラ演算子を∇a として、次式 【数1】 に示すベクトル演算を行うことにより上記離散化ナブラ
演算子を算出することを特徴とする請求項1に記載の数
値解析装置。
2. The analysis means according to claim 1, wherein, when said element has a hexahedral shape, said physical space is (x,
y, z), the calculation space is (ξ, η, ζ), the position vector in the physical space is r (= (x, y, z)), and the base vectors in the calculation space are ξ a , η a , ζ a , Assuming that the volume of the element is V e and the discretized nabla operator is ∇ a , The numerical analysis device according to claim 1, wherein the discretized nabla operator is calculated by performing a vector operation shown in (1).
【請求項3】上記解析手段は、 上記離散化ナブラ演算子と共に、次式 【数2】 に示す要素体積Ve を算出することを特徴とする請求項
2に記載の数値解析装置。
3. The analysis means, together with the discretized nabla operator, comprises: Numerical Analysis device according to claim 2, characterized in that to calculate the element volume V e shown.
【請求項4】上記解析手段は、 上記要素の形状が4面体の場合には、物理空間を(x,
y,z)、計算空間を(ξ,η,ζ)、物理空間の位置
ベクトルをr(=(x,y,z))、計算空間の基底ベ
クトルをそれぞれξa 、ηa 、ζa 、上記要素の体積を
e 、上記離散化ナブラ演算子を∇a として、次式 【数3】 に示すベクトル演算を行うことにより上記離散化ナブラ
演算子を算出することを特徴とする請求項1に記載の数
値解析装置。
4. The analysis means, when the shape of the element is a tetrahedron, converts the physical space to (x,
y, z), the calculation space is (ξ, η, ζ), the position vector in the physical space is r (= (x, y, z)), and the base vectors in the calculation space are ξ a , η a , ζ a , Assuming that the volume of the element is V e and the discretized nabla operator is ∇ a , The numerical analysis device according to claim 1, wherein the discretized nabla operator is calculated by performing a vector operation shown in (1).
【請求項5】上記解析手段は、 上記離散化ナブラ演算子と共に、次式 【数4】 に示す要素体積Ve を算出することを特徴とする請求項
4に記載の数値解析装置。
5. The analyzing means, together with the discretized nabla operator, comprises: Numerical analysis apparatus according to claim 4, characterized in that to calculate the element volume V e shown.
【請求項6】上記解析手段は、 上記要素の形状が5面体の場合には、物理空間を(x,
y,z)、計算空間を(ξ,η,ζ)、物理空間の位置
ベクトルをr(=(x,y,z))、計算空間の基底ベ
クトルをそれぞれξa 、ηa 、ζa 、上記要素の体積を
e 、上記離散化ナブラ演算子を∇a として、次式 【数5】 に示すベクトル演算を行うことにより上記離散化ナブラ
演算子を算出することを特徴とする請求項1に記載の数
値解析装置。
6. When the shape of the element is a pentahedron, the analyzing means converts the physical space to (x,
y, z), the calculation space is (ξ, η, ζ), the position vector in the physical space is r (= (x, y, z)), and the base vectors in the calculation space are ξ a , η a , ζ a , Assuming that the volume of the element is V e and the discretized nabla operator is ∇ a , The numerical analysis device according to claim 1, wherein the discretized nabla operator is calculated by performing a vector operation shown in (1).
【請求項7】上記解析手段は、 上記離散化ナブラ演算子と共に、次式 【数6】 に示す要素体積Ve を算出することを特徴とする請求項
6に記載の数値解析装置。
7. The analyzing means, together with the discretized nabla operator, comprises: Numerical Analysis device according to claim 6, characterized in that to calculate the element volume V e shown.
【請求項8】上記物理量は上記解析対象の場のベクトル
であることを特徴とする請求項1に記載の数値解析装
置。
8. The numerical analysis apparatus according to claim 1, wherein the physical quantity is a vector of the field to be analyzed.
【請求項9】解析対象の場の物理量を算出する数値解析
装置において、 上記解析対象の場を分割して得られる各要素の要素情報
に基づいて、空間微分のナブラ演算子を離散化してなる
離散化ナブラ演算子を算出する離散化ナブラ演算子算出
手段と、 上記離散化ナブラ演算子を使用して、上記解析対象の場
の連続の式を満足するように上記物理量を反復修正する
ことにより当該連続の式を満足する物理量を算出する物
理量算出手段とを具えることを特徴とする数値解析装
置。
9. A numerical analysis apparatus for calculating a physical quantity of a field to be analyzed, wherein a Nabla operator for spatial differentiation is discretized based on element information of each element obtained by dividing the field to be analyzed. By using a discretized nabla operator calculating means for calculating a discretized nabla operator, and using the discretized nabla operator, by iteratively correcting the physical quantity so as to satisfy the continuity equation of the field to be analyzed A numerical value calculating unit that calculates a physical amount that satisfies the continuity equation.
【請求項10】上記物理量算出手段は、 上記物理量として上記解析対象の場のベクトル及びエネ
ルギーを算出することを特徴とする請求項9に記載の数
値解析装置。
10. The numerical analysis apparatus according to claim 9, wherein said physical quantity calculating means calculates a vector and energy of said field to be analyzed as said physical quantity.
【請求項11】上記連続の式は上記ナブラ演算子を∇、
上記場のベクトルをvとして、次式 【数7】 で表され、 上記物理量算出手段は、当該ナブラ演算子∇として上記
離散化ナブラ演算子を使用して上記場のベクトル及びエ
ネルギーを反復修正することを特徴とする請求項10に
記載の数値解析装置。
11. The continuous expression is obtained by replacing the Nabla operator with ∇,
Assuming that the vector of the field is v, The numerical value analysis apparatus according to claim 10, wherein the physical quantity calculation means repeatedly corrects the field vector and the energy using the discretized nabla operator as the nabla operator ∇. .
【請求項12】上記離散化ナブラ演算子算出手段は、 上記要素の形状が6面体の場合には、物理空間を(x,
y,z)、計算空間を(ξ,η,ζ)、物理空間の位置
ベクトルをr(=(x,y,z))、計算空間の基底ベ
クトルをそれぞれξa 、ηa 、ζa 、上記要素の体積を
e 、上記離散化ナブラ演算子を∇a として、次式 【数8】 に示すベクトル演算を行うことにより上記離散化ナブラ
演算子を算出することを特徴とする請求項9に記載の数
値解析装置。
12. The discretized nabla operator calculating means, when the shape of the element is a hexahedron, converts the physical space into (x,
y, z), the calculation space is (ξ, η, ζ), the position vector in the physical space is r (= (x, y, z)), and the base vectors in the calculation space are ξ a , η a , ζ a , Assuming that the volume of the element is V e and the discretized nabla operator is ∇ a , 10. The numerical analysis apparatus according to claim 9, wherein the discretized nabla operator is calculated by performing a vector operation shown in (1).
【請求項13】上記離散化ナブラ演算子算出手段は、 上記離散化ナブラ演算子と共に、次式 【数9】 に示す要素体積Ve を算出することを特徴とする請求項
12に記載の数値解析装置。
13. The discretized nabla operator calculating means, together with the discretized nabla operator, comprises: 13. The numerical analysis device according to claim 12, wherein the element volume V e shown in (1) is calculated.
【請求項14】上記離散化ナブラ演算子算出手段は、 上記要素の形状が4面体の場合には、物理空間を(x,
y,z)、計算空間を(ξ,η,ζ)、物理空間の位置
ベクトルをr(=(x,y,z))、計算空間の基底ベ
クトルをそれぞれξa 、ηa 、ζa 、上記要素の体積を
e 、上記離散化ナブラ演算子を∇a として、次式 【数10】 に示すベクトル演算を行うことにより上記離散化ナブラ
演算子を算出することを特徴とする請求項9に記載の数
値解析装置。
14. The discretized nabla operator calculating means, when the shape of the element is a tetrahedron, converts the physical space to (x,
y, z), the calculation space is (ξ, η, ζ), the position vector in the physical space is r (= (x, y, z)), and the base vectors in the calculation space are ξ a , η a , ζ a , Assuming that the volume of the element is V e and the discretized nabla operator is ∇ a , 10. The numerical analysis apparatus according to claim 9, wherein the discretized nabla operator is calculated by performing a vector operation shown in (1).
【請求項15】上記離散化ナブラ演算子算出手段は、 上記離散化ナブラ演算子と共に、次式 【数11】 に示す要素体積Ve を算出することを特徴とする請求項
14に記載の数値解析装置。
15. The discretized nabla operator calculating means, together with the discretized nabla operator, comprises: Numerical Analysis device according to claim 14, characterized in that to calculate the element volume V e shown.
【請求項16】上記離散化ナブラ演算子算出手段は、 上記要素の形状が5面体の場合には、物理空間を(x,
y,z)、計算空間を(ξ,η,ζ)、物理空間の位置
ベクトルをr(=(x,y,z))、計算空間の基底ベ
クトルをそれぞれξa 、ηa 、ζa 、上記要素の体積を
e 、上記離散化ナブラ演算子を∇a として、次式 【数12】 に示すベクトル演算を行うことにより上記離散化ナブラ
演算子を算出することを特徴とする請求項9に記載の数
値解析装置。
16. The discretized nabla operator calculating means converts the physical space to (x,
y, z), the calculation space is (ξ, η, ζ), the position vector in the physical space is r (= (x, y, z)), and the base vectors in the calculation space are ξ a , η a , ζ a , Assuming that the volume of the element is V e and the discretized nabla operator is ∇ a , 10. The numerical analysis apparatus according to claim 9, wherein the discretized nabla operator is calculated by performing a vector operation shown in (1).
【請求項17】上記離散化ナブラ演算子算出手段は、 上記離散化ナブラ演算子と共に、次式 【数13】 に示す要素体積Ve を算出することを特徴とする請求項
16に記載の数値解析装置。
17. The discretized nabla operator calculating means, together with the discretized nabla operator, comprises: Numerical Analysis device according to claim 16, characterized in that to calculate the element volume V e shown.
【請求項18】解析対象の場の物理量を算出する数値解
析装置において、 上記解析対象の場を分割して得られる各要素の要素情報
に基づいて、空間微分のナブラ演算子を離散化してなる
離散化ナブラ演算子を算出し、当該離散化ナブラ演算子
を使用して、上記解析対象の場の連続の式を満足するよ
うに上記物理量を反復修正することにより当該連続の式
を満足する物理量を算出する計算基板と、 上記解析対象の場を分割して上記要素を設定し、上記計
算基板に対して上記要素情報を供給して上記物理量を計
算させると共に、上記計算基板によつて算出された物理
量を数値解析結果として表示するコンピユータとを具え
ることを特徴とする数値解析装置。
18. A numerical analysis apparatus for calculating a physical quantity of a field to be analyzed, wherein a Nabla operator for spatial differentiation is discretized based on element information of each element obtained by dividing the field to be analyzed. Calculate a discretized nabla operator, and use the discretized nabla operator to repeatedly modify the physical quantity so as to satisfy the equation of the continuity of the field to be analyzed, thereby obtaining a physical quantity that satisfies the equation of the continuity. Calculating the physical quantity by supplying the element information to the calculation board and dividing the field of the analysis object into the fields to be analyzed, and calculating the physical quantity, and calculating the physical quantity by the calculation board. A computer for displaying the physical quantity as a numerical analysis result.
【請求項19】上記計算基板は反復計算途中の物理量を
出力し、 上記コンピユータは上記計算基板から受けた反復計算途
中の物理量を表示することによつて上記計算基板で算出
されて行く物理量をリアルタイムで表示することを特徴
とする請求項18に記載の数値解析装置。
19. The calculation board outputs a physical quantity in the middle of the iterative calculation, and the computer displays the physical quantity in the middle of the iterative calculation received from the calculation board to display the physical quantity calculated by the calculation board in real time. 19. The numerical analysis device according to claim 18, wherein the numerical value is displayed as:
【請求項20】上記計算基板は、上記物理量と共に、当
該物理量が連続の式を満足するように収束したか否かを
示す収束判定フラグを出力し、 上記コンピユータは、上記収束判定フラグを基に上記物
理量が収束しているか否か判断し、当該物理量が収束し
ていれば最終結果であることを表示することを特徴とす
る請求項19に記載の数値解析装置。
20. The calculation board outputs a convergence determination flag indicating whether or not the physical quantity has converged so as to satisfy a continuous equation, together with the physical quantity, and the computer outputs the convergence determination flag based on the convergence determination flag. 20. The numerical analysis apparatus according to claim 19, wherein it is determined whether or not the physical quantity has converged, and if the physical quantity has converged, a result indicating a final result is displayed.
【請求項21】上記計算基板は、 上記解析対象の場のベクトル及びエネルギーを反復修正
することにより上記連続の式を満足する場のベクトル及
びエネルギーを算出することを特徴とする請求項18に
記載の数値解析装置。
21. The calculation board according to claim 18, wherein the calculation board calculates the vector and the energy of the field satisfying the continuous equation by iteratively correcting the vector and the energy of the field to be analyzed. Numerical analysis equipment.
【請求項22】解析対象の場の物理量を算出する数値解
析方法において、 上記解析対象の場を分割して得られる各要素の要素情報
に基づいて、空間微分のナブラ演算子を離散化してなる
離散化ナブラ演算子を算出し、算出した離散化ナブラ演
算子を使用して上記物理量を算出することを特徴とする
数値解析方法。
22. A numerical analysis method for calculating a physical quantity of a field to be analyzed, wherein a Nabla operator for spatial differentiation is discretized based on element information of each element obtained by dividing the field to be analyzed. A numerical analysis method comprising: calculating a discretized nabla operator; and calculating the physical quantity using the calculated discretized nabla operator.
【請求項23】上記要素の形状が6面体の場合には、物
理空間を(x,y,z)、計算空間を(ξ,η,ζ)、
物理空間の位置ベクトルをr(=(x,y,z))、計
算空間の基底ベクトルをそれぞれξa 、ηa 、ζa 、上
記要素の体積をVe 、上記離散化ナブラ演算子を∇a
して、次式 【数14】 に示すベクトル演算を行うことにより上記離散化ナブラ
演算子を算出することを特徴とする請求項22に記載の
数値解析方法。
23. When the shape of the element is a hexahedron, the physical space is (x, y, z), the calculation space is (ξ, η, ζ),
The position vector in the physical space is r (= (x, y, z)), the base vectors in the calculation space are ξ a , η a , ζ a , the volume of the element is V e , and the discretized nabla operator is ∇ For a , the following equation 23. The numerical analysis method according to claim 22, wherein the discretized nabla operator is calculated by performing a vector operation shown in (1).
【請求項24】上記離散化ナブラ演算子と共に、次式 【数15】 に示す要素体積Ve を算出することを特徴とする請求項
23に記載の数値解析方法。
24. The following equation, together with the discretized nabla operator: 24. The numerical analysis method according to claim 23, wherein the element volume V e shown in FIG.
【請求項25】上記物理量は上記解析対象の場のベクト
ルであることを特徴とする請求項22に記載の数値解析
方法。
25. The numerical analysis method according to claim 22, wherein the physical quantity is a vector of the field to be analyzed.
【請求項26】解析対象の場の物理量を算出する数値解
析方法において、 上記解析対象の場を分割して得られる各要素の要素情報
に基づいて、空間微分のナブラ演算子を離散化してなる
離散化ナブラ演算子を算出し、 上記離散化ナブラ演算子を使用して、上記解析対象の場
の連続の式を満足するように上記物理量を反復修正する
ことにより当該連続の式を満足する物理量を算出するこ
とを特徴とする数値解析方法。
26. A numerical analysis method for calculating a physical quantity of a field to be analyzed, wherein a Nabla operator for spatial differentiation is discretized based on element information of each element obtained by dividing the field to be analyzed. Calculate a discretized nabla operator, and use the discretized nabla operator to repeatedly correct the physical quantity so as to satisfy the continuity equation of the field to be analyzed, thereby obtaining a physical quantity satisfying the continuity equation. A numerical analysis method characterized by calculating
【請求項27】上記物理量を上記解析対象の場のベクト
ル及びエネルギーとし、当該場のベクトル及びエネルギ
ーを反復修正することにより上記連続の式を満足する場
のベクトル及びエネルギーを算出することを特徴とする
請求項26に記載の数値解析方法。
27. The method according to claim 27, wherein the physical quantity is the vector and energy of the field to be analyzed, and the vector and energy of the field satisfying the continuity equation are calculated by iteratively correcting the vector and energy of the field. 27. The numerical analysis method according to claim 26.
【請求項28】上記連続の式は、上記ナブラ演算子を
∇、上記場のベクトルをvとして、次式 【数16】 で表され、 上記ナブラ演算子∇として上記離散化ナブラ演算子を使
用して上記場のベクトル及びエネルギーを反復修正する
ことを特徴とする請求項27に記載の数値解析方法。
28. The continuous equation is represented by the following equation, where ナ is the Nabla operator, and v is the vector of the field. The numerical analysis method according to claim 27, wherein the field vector and the energy are iteratively corrected using the discretized nabla operator as the nabla operator ∇.
【請求項29】解析対象の場の物理量を解析する数値解
析装置に使用される集積回路において、 上記解析対象の場を分割して得られる各要素の要素情報
が入力され、当該要素情報に基づいて、空間微分のナブ
ラ演算子を離散化してなる離散化ナブラ演算子を算出す
る離散化ナブラ演算子算出回路を具えることを特徴とす
る集積回路。
29. An integrated circuit used in a numerical analysis device for analyzing a physical quantity of a field to be analyzed, wherein element information of each element obtained by dividing the field to be analyzed is input, and based on the element information. An integrated circuit comprising a discretized nabla operator calculating circuit for calculating a discretized nabla operator by discretizing a spatial differential nabla operator.
【請求項30】上記離散化ナブラ演算子算出回路は、 上記要素の形状が6面体の場合には、物理空間を(x,
y,z)、計算空間を(ξ,η,ζ)、物理空間の位置
ベクトルをr(=(x,y,z))、計算空間の基底ベ
クトルをそれぞれξa 、ηa 、ζa 、上記要素の体積を
e 、上記離散化ナブラ演算子を∇a として、次式 【数17】 に示すベクトル演算を行うことにより上記離散化ナブラ
演算子を算出することを特徴とする請求項29に記載の
集積回路。
30. The discretized nabla operator calculating circuit, when the shape of the element is a hexahedron, converts the physical space to (x,
y, z), the calculation space is (ξ, η, ζ), the position vector in the physical space is r (= (x, y, z)), and the base vectors in the calculation space are ξ a , η a , ζ a , Assuming that the volume of the element is V e and the discretized nabla operator is ∇ a , 30. The integrated circuit according to claim 29, wherein the discretized nabla operator is calculated by performing a vector operation shown in the following.
【請求項31】上記離散化ナブラ演算子算出回路は、 上記離散化ナブラ演算子と共に、次式 【数18】 に示す要素体積Ve を算出することを特徴とする請求項
30に記載の集積回路。
31. The discretized nabla operator calculation circuit, together with the discretized nabla operator, comprises the following equation: 31. The integrated circuit according to claim 30, wherein the element volume V e shown in the following is calculated.
【請求項32】解析対象の場の物理量を算出する数値解
析装置に使用される集積回路において、 空間微分のナブラ演算子を離散化してなる離散化ナブラ
演算子が入力され、当該離散化ナブラ演算子を使用して
上記解析対象の場の連続の式を満足するように上記物理
量を反復修正することにより当該連続の式を満足する物
理量を算出する物理量算出回路を具えることを特徴とす
る集積回路。
32. An integrated circuit used in a numerical analysis apparatus for calculating a physical quantity of a field to be analyzed, wherein a discretized nabla operator obtained by discretizing a spatial differential nabla operator is input, and A physical quantity calculation circuit that calculates a physical quantity that satisfies the continuity equation by iteratively modifying the physical quantity so as to satisfy the continuity equation of the field to be analyzed using a child. circuit.
【請求項33】上記物理量算出回路は、 上記物理量として上記解析対象の場のベクトル及びエネ
ルギーを算出することを特徴とする請求項32に記載の
集積回路。
33. The integrated circuit according to claim 32, wherein the physical quantity calculation circuit calculates a vector and an energy of the field to be analyzed as the physical quantity.
【請求項34】上記連続の式は上記ナブラ演算子を∇、
上記場のベクトルをvとして、次式 【数19】 で表され、 上記物理量算出回路は、上記ナブラ演算子∇として上記
離散化ナブラ演算子を使用して上記場のベクトル及びエ
ネルギーを反復修正することを特徴とする請求項33に
記載の集積回路。
34. The continuous expression is obtained by replacing the Nabla operator with ∇,
Let v be the vector of the field, 34. The integrated circuit according to claim 33, wherein the physical quantity calculation circuit iteratively corrects the field vector and energy using the discretized nabla operator as the nabla operator ∇.
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