WO2011155539A1 - 数値解析装置、要素生成プログラム、及び数値解析方法 - Google Patents

数値解析装置、要素生成プログラム、及び数値解析方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2011155539A1
WO2011155539A1 PCT/JP2011/063167 JP2011063167W WO2011155539A1 WO 2011155539 A1 WO2011155539 A1 WO 2011155539A1 JP 2011063167 W JP2011063167 W JP 2011063167W WO 2011155539 A1 WO2011155539 A1 WO 2011155539A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
model
volume
fluid
piping
elements
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/063167
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
小野　仁意
利春 中林
Original Assignee
三菱重工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱重工業株式会社 filed Critical 三菱重工業株式会社
Priority to US13/695,087 priority Critical patent/US9372944B2/en
Publication of WO2011155539A1 publication Critical patent/WO2011155539A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2111/00—Details relating to CAD techniques
    • G06F2111/10—Numerical modelling
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2113/00—Details relating to the application field
    • G06F2113/08—Fluids
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2113/00—Details relating to the application field
    • G06F2113/14—Pipes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/18—Network design, e.g. design based on topological or interconnect aspects of utility systems, piping, heating ventilation air conditioning [HVAC] or cabling
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06G—ANALOGUE COMPUTERS
    • G06G7/00—Devices in which the computing operation is performed by varying electric or magnetic quantities
    • G06G7/48—Analogue computers for specific processes, systems or devices, e.g. simulators
    • G06G7/57—Analogue computers for specific processes, systems or devices, e.g. simulators for fluid flow ; for distribution networks

Definitions

  • the present invention relates to a numerical analysis device, an element generation program, and a numerical analysis method.
  • CAD Computer Aided Design
  • CAE Computer Aided Engineering
  • Patent Document 1 describes a piping system as a composite element that collectively represents a point object as a single element corresponding to a branching junction and a device, and a plurality of pipes and devices existing between the point objects. Each object is provided with an attribute item indicating the connection relationship between the objects and an attribute item indicating the attribute of the element constituting the object, and an array of attribute values of the interval object is provided. There is described a piping system modeling method for constructing a general-purpose model common to various models using the point object and interval object in the same order as the arrangement of physical piping elements.
  • CAD data is used to construct input data for analyzing temporal changes in physical quantities such as temperature, pressure, and flow velocity of fluid in pipes (hereinafter referred to as “pipe network unsteady analysis”). It was not possible to generate automatically from the pipeline network model. For this reason, it has been necessary to read input data for performing a pipeline network unsteady analysis manually from a pipeline network model constructed by a CAD tool. Moreover, although the technique of patent document 1 has described the method of dividing and modeling a piping system into a point and an interval, it reflects in the model of the piping system data calculated using a CAD tool etc. No method is mentioned.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and can read out information necessary for performing unsteady analysis of fluid in a pipeline network from a pipeline network model constructed as a three-dimensional model.
  • An object of the present invention is to provide a numerical analysis device, an element generation program, and a numerical analysis method.
  • the present invention employs the following means in order to solve the above problems.
  • the numerical analysis device is based on a pipe network model constructed as a three-dimensional model of a pipe network including fluid equipment and piping, and uses a volume junction method to measure the physical quantity of fluid over time.
  • a numerical analysis device that performs unsteady analysis that is analysis of change and is a fluid device model and a piping model that are positioned between a preset start point and a preset end point in the previously constructed pipeline network model.
  • Dividing means for dividing into a plurality of junction elements which are elements indicating the volume, a volume for each volume element divided by the dividing means, and a coefficient indicating the magnitude of pressure loss corresponding to each volume element, Deriving based on the shape of the model, the shape of the piping model, and the physical quantity of the fluid flowing through the pipeline network model, associating the derived volume with the volume element, and associating the derived coefficient with the junction element Means.
  • the fluid device model and the piping model selected by the selection device by the dividing device are a plurality of volume elements that are elements indicating the volume of the fluid device model and the piping model, and a volume element and another volume element. It is divided into a plurality of junction elements which are elements that indicate the boundary and increase / decrease in the kinetic energy of the fluid. Furthermore, the deriving means derives the volume for each volume element divided by the dividing means and the coefficient indicating the magnitude of the pressure loss corresponding to each volume element based on the shape of the fluid device model and the shape of the piping model, The derived volume is associated with a volume element, and the derived coefficient is associated with a junction element.
  • volume element and the junction element are used for unsteady analysis, which is an analysis of temporal changes in the physical quantity of fluid by the volume junction method.
  • the fluid device model and the piping model constituting the pipeline network model which is a three-dimensional model are divided into the volume element and the junction element, and the shape of the fluid device model, the shape of the piping model, and the fluid Necessary for conducting transient analysis of fluid in the pipeline network from the pipeline network model constructed as a three-dimensional model, because the volume for each volume element and the pressure loss coefficient for each junction component are derived based on the physical quantity of Information can be read out.
  • the calculation means for calculating the passage time of each volume element of the fluid from the flow rate of the fluid and the volume of each volume element, and the passage time calculated by the calculation means for each volume element It is preferable to further comprise subdivision means for subdividing the volume element and the junction element so that the difference is within a predetermined difference.
  • the passage time for each volume element of the fluid is calculated from the flow rate of the fluid and the volume of each volume element by the calculation means, and each passage time calculated by the calculation means is calculated by the subdivision means.
  • the volume element and the junction element are divided again so as to be within a predetermined difference in the volume element.
  • the information processing apparatus further includes registration means for extracting and registering only an altitude difference between the volume elements from the position information of the volume elements adjacent via the junction element.
  • the registration means registers the altitude difference between adjacent volume elements via the junction element.
  • the three-dimensional The number of model parameters can be reduced from the device arrangement information to one-dimensional information having only an altitude difference, and the calculation load can be suppressed.
  • the derivation unit integrates information indicating the coefficient when the coefficients have the same size.
  • the element generation program according to the second aspect of the present invention is based on a pipe network model constructed as a three-dimensional model of a pipe network including fluid equipment and pipes, and the temporal quantity of the physical quantity of the fluid by the volume junction method.
  • An element generation program of a numerical analysis device that performs unsteady analysis that is analysis of change, wherein a fluid is located between a start point and a set end point set in the pipeline network model constructed in advance Of the equipment model and the piping model, the fluid equipment model used for the unsteady analysis and the selection means for selecting the piping model, and the fluid equipment model and the piping model selected by the selection means are converted into the fluid equipment model.
  • volume elements which are elements indicating the volume of the piping model, and the volume element and the other volume element
  • a coefficient indicating the size is derived based on the shape of the fluid device model, the shape of the piping model, and the physical quantity of the fluid flowing through the pipeline network model, and the derived volume is associated with the volume element and derived.
  • the coefficient is made to function as deriving means for associating the coefficient with the junction element.
  • the fluid equipment model and the piping model constituting the pipe network model which is a three-dimensional model are divided into the volume element and the junction element, and the shape of the fluid equipment model, the shape of the piping model, and the fluid model Since the volume for each volume element and the pressure loss coefficient for each junction element are derived based on the physical quantity, it is necessary to perform transient analysis of fluid in the pipeline network from the pipeline network model constructed as a three-dimensional model. Information can be read out.
  • the numerical analysis method according to the third aspect of the present invention is based on a pipe network model constructed as a three-dimensional model of a pipe network including a fluid device and piping, and is based on the volume junction method to measure the physical quantity of fluid over time.
  • a numerical analysis method for performing unsteady analysis which is analysis of change, of a fluid equipment model and a piping model located between a start point and a set end point set in the pipeline network model constructed in advance
  • a plurality of volume elements that are elements indicating volume, and a boundary between the volume element and the other volume element, and an increase in kinetic energy of the fluid
  • a third step of associating is
  • FIG. 1 shows an electrical configuration of a numerical analysis apparatus 10 according to the first embodiment.
  • the numerical analysis device 10 includes a CPU (Central Processing Unit) 12 that controls the entire operation of the numerical analysis device 10, a ROM (Read Only Memory) 14 in which various programs and various parameters are stored in advance, and various types of programs executed by the CPU 12.
  • a RAM (Random Access Memory) 16 used as a work area, a numerical analysis program based on CAE, various programs such as an element generation program whose details will be described later, and an HDD (Hard Disk Drive) 18 as storage means for storing various information are provided. ing.
  • the numerical analysis device 10 is composed of a keyboard, a mouse, and the like, and displays various information such as an operation input unit 20 that receives input of various operations, a pipe network model constructed by a CAD tool, and results of numerical analysis.
  • an image display unit 22 such as an LCD (Liquid Crystal Display) or the like and an external interface 24 that is connected to other information processing apparatuses and external devices such as a printer and transmits / receives various information to / from the external device is provided.
  • LCD Liquid Crystal Display
  • the CPU 12, ROM 14, RAM 16, HDD 18, operation input unit 20, image display unit 22, and external interface 24 are electrically connected to each other via a system bus 30. Therefore, the CPU 12 accesses the ROM 14, the RAM 16, and the HDD 18, grasps the operation state of the operation input unit 20, displays various images on the image display unit 22, and various information with the external device via the external interface 24. Can be transmitted and received.
  • the HDD 18 stores in advance pipeline network model data indicating a pipeline network model in which a pipeline network composed of fluid equipment and piping is constructed as a three-dimensional model by a CAD tool.
  • the CAD tool may be installed in the numerical analysis device 10 and a pipeline network model may be constructed by the numerical analysis device 10.
  • a pipeline network model may be constructed by the numerical analysis device 10.
  • another information processing device connected via the external interface 24 may be installed.
  • the pipeline network model may be constructed using the pipeline network model, and the pipeline network model may be stored in the HDD 18.
  • Fig. 2 shows an example (pipe isometric view) of a pipeline network model created with a CAD tool.
  • the pipeline network model shown in the figure includes tanks 40A and 40B, valves 42A to 42F, and a pump 44 as fluid devices, and the fluid devices are connected by a pipe 50. Also, in the pipe 50, the pipes 50 having different diameters are coupled via a flange.
  • the fluid device model and the piping model included in the pipeline network model are each assigned a device number, and each fluid device model and the piping model are classified according to the device number (for example, the type of piping). (Straight pipe, expansion, reduction, vent, branch, merge)) are identified.
  • the fluid equipment model and the piping model have shapes (for example, equivalent roughness, straight pipe inner diameter, length, inlet inner diameter, outlet inner diameter, enlarged angle, vent inner diameter, curvature radius, and bending angle as pipe shape data). Etc.) are entered.
  • the pipe network model is preliminarily provided with a detection end that indicates a location for detecting a physical quantity (temperature, pressure, flow velocity, flow rate, etc.) of the fluid in the transient analysis by the CAE tool.
  • unsteady analysis of fluid flowing through a pipeline network using the CAE tool uses a basic equation consisting of three types of conservation equations (continuous equations): a mass conservation equation, a momentum conservation equation, and an energy conservation equation. Analyze physical quantities with numerical simulations. Therefore, it is necessary to convert the basic equation into a formula that can be calculated by a computer. That is, it is necessary to divide and discretize physical quantities such as temperature, pressure, flow velocity, and flow rate that continuously change in the fluid flow direction in space.
  • the basic equations are spatially discretized by the volume junction method in which the flow paths constituting the pipeline network are divided by volume elements and the boundaries between the volume elements and the volume elements are connected by junction elements.
  • the volume element is an element indicating the volume of the flow path through which the fluid flows.
  • the volume element includes a pipe, a tank, a heat exchanger, a header pipe, and the like.
  • the junction element is an element indicating increase / decrease in the kinetic energy of the fluid (a resistance for decreasing the pressure of the fluid or a pressure applied to the fluid), and specifically, a flow path such as a valve, an orifice, or a flange. A part whose area suddenly expands or contracts suddenly, and a pump.
  • Fig. 3 is a pipeline network diagram schematically showing the volume elements and junction elements generated based on the pipeline network model shown in Fig. 2.
  • each pipe 50 and tanks 40A and 40B are volume elements.
  • the valves 42A to 42F, the pump 44, and the flange 52 are junction elements.
  • a junction element is arranged at the boundary between the volume element and the volume element.
  • Each volume element has a volume corresponding to an average value of the volumes of the pipes 50 adjacent to each other via the flange 52.
  • the numerical analysis device 10 uses a volume network and a junction element corresponding to the pipeline network model based on the pipeline network model in order to perform an unsteady analysis by the volume junction method. Perform element generation processing. That is, the numerical analysis device 10 according to the first embodiment also functions as an element generation device that generates the volume element and the junction element.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the process flow of the element generation program executed by the CPU 12 when the element generation process is performed.
  • the element generation program is stored in a predetermined area of the HDD 18 in advance.
  • step 100 the pipeline network model stored in the HDD 18 is read out, and in the pipeline network model, a start point and an end point to be subjected to transient analysis are set.
  • the start point and end point are set by the user via the operation input unit 20.
  • the fluid device model and the piping model used for the unsteady analysis are selected from the fluid device model and the piping model arranged between the start point and the end point set in step 100.
  • each in the pipeline network model, each is distinguished by the device number assigned to each fluid device model, so that it is used for unsteady analysis based on the device number.
  • Select fluid equipment model and piping model among the piping models for coupling the fluid device models to each other, the piping model provided with the detection end described above and the piping model having a diameter larger than that set in advance by the user are selected for use in the unsteady analysis.
  • the model is not a pipe model that connects fluid equipment models, models that show vent pipes and drain pipes that show the flow of fluid outside the pipe network model system are used for unsteady analysis. It may be selectable by the user.
  • step 104 the fluid device model and the piping model selected in step 102 are divided into volume elements and junction elements.
  • a branch portion of a pipe such as a pipe, a tank, a heat exchanger, or a header pipe, is divided as a volume element, and is a part where the area of the pump and the flow path is enlarged or reduced.
  • Fluidic devices valves, orifices, flanges, etc.
  • models with detection ends for detecting temperature, pressure, concentration, etc. are divided as volume elements, and detection for detecting physical quantities indicating the magnitude of fluid flow, such as flow velocity and flow rate.
  • the model in which the end is installed is divided as a junction element. As described above, the junction element is arranged between the volume elements.
  • the volume of each volume element is derived by extracting the diameter of the pipe and the length of the pipe through which the fluid flows from the fluid equipment model and the pipe model divided as volume elements of the pipe network model. . Further, a coefficient indicating the magnitude of pressure loss (hereinafter referred to as “pressure loss coefficient”) is derived based on the shape of the fluid device model, the shape of the piping model, and the physical quantity of the fluid flowing through the pipeline network model. Then, the derived volume is associated with each volume element, and the derived pressure loss coefficient is associated with each junction element.
  • the pipe diameter and pipe length refer to the pipe model diameter and length, and the pipe diameter and length in the fluid equipment model.
  • the physical quantity of the fluid is, for example, a fluid component (concentration), a reference pressure, a reference temperature, and a reference flow rate that are input at the start point.
  • continuous pipes having the same diameter are divided so as to have a predetermined volume or less. Then, the divided volumes are associated as volume elements.
  • the pressure loss coefficient it may be derived using another program for deriving the pressure loss coefficient.
  • information indicating the shape of the fluid device model and the shape of the piping model is input to the program.
  • the pressure loss coefficient derived by the program is read and associated with each junction element.
  • information indicating the pressure loss coefficient is integrated. Specifically, for example, information indicating the same pressure loss coefficient is stored in a predetermined memory area, and address information indicating the address of the predetermined memory area is associated with the junction element. When the unsteady analysis is performed, the stored pressure loss coefficient is read based on the address information. Thereby, the amount of information used for performing the unsteady analysis by the volume junction method can be reduced.
  • the passage time for each volume element of the fluid is calculated from the flow rate of the fluid and the volume of each volume element.
  • the flow rate of the fluid here is, for example, a volume flow rate when the pipeline network model is in rated operation.
  • step 110 it is determined whether or not the passing time calculated in step 108 is within a predetermined difference in each volume element. If the determination is affirmative, the program is terminated, whereas if the determination is negative. The process proceeds to step 112. Specifically, the processing in step 100 identifies the volume element having the shortest transit time calculated in step 108, and the volume element having a transit time that is a predetermined multiple (two times as an example) of the shortest transit time. If there is a volume element exceeding the predetermined difference, a negative determination is made in step 110.
  • step 112 the volume elements exceeding the predetermined difference are further subdivided by a predetermined number, and the process returns to step 106. Thereby, the passage time of the fluid passing through each volume element can be made equal, and the analysis result by the volume junction method can be made more stable. A new junction element is arranged between the divided volume elements.
  • the numerical analysis device 10 uses the volume / junction method based on the pipeline network in which the volume elements and the junction elements are arranged by the program after the program is finished. Perform transient analysis by analysis program.
  • the fluid device model and the piping model constituting the pipeline network model which is a three-dimensional model are divided into the volume element and the junction element, and the fluid device model Since the volume for each volume element and the pressure loss coefficient for each junction element are derived based on the shape of the pipe, the shape of the piping model, and the physical quantity of the fluid, the pipe network from the pipe network model constructed as a three-dimensional model Information necessary for performing unsteady fluid analysis can be read.
  • the electrical configuration of the numerical analysis device 10 according to the second embodiment is the same as that in FIG.
  • the process flow of the element generation program according to the second embodiment is the same as the process shown in FIG. 4, but in step 106 of FIG. 4, the information indicating the position of the volume element is adjacent through the junction element.
  • the altitude difference between the volume elements (hereinafter referred to as “elevation difference”) is calculated.
  • FIG. 5 shows a flow of processing for deriving the elevation difference performed in step 106 of FIG.
  • step 200 the coordinates (x, y, z) of the center point of each volume element are extracted from the pipeline network model.
  • the value of the height direction information (z) is extracted from the coordinates (x, y, z) of the center point extracted in step 200.
  • the elevation difference between adjacent volume elements via the junction element is calculated from the height direction information (z) extracted in step 202.
  • step 206 the elevation difference calculated in step 204 is registered in the volume element or junction element.
  • the numerical analysis device 10 As described above, in the numerical analysis device 10 according to the second embodiment, only the elevation difference between the volume elements is registered as the positional information of the adjacent volume elements via the junction elements. By using the difference between the parameters, the number of parameters used in the unsteady analysis by the volume junction method can be reduced, and the calculation load can be suppressed.
  • the element generation program is stored in the HDD 18, but the present invention is not limited to this, and the element generation program can be stored on a magnetic disk, a CD (Compact Disc), a DVD (Digital It is stored in a portable storage medium such as an optical disc such as Versatile (Disc), a memo IC (Integrated Circuit) card, and a memory card, and the numerical analysis device 10 reads and executes the element generation program stored in the portable storage medium. It is good also as a form to do.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
  • Complex Calculations (AREA)

Abstract

数値解析装置は、流体機器及び配管を含む管路網の３次元モデルとして構築された管路網モデルにおいて設定された始点と設定された終点との間に位置する流体機器モデル及び配管モデルのうち、非定常解析に用いる流体機器モデル及び配管モデルを選択するステップ１０２と、選択された流体機器モデル及び配管モデルをボリューム要素及びジャンクション要素に分割するステップ１０４と、分割したボリューム要素毎の容積及びボリューム要素毎に対応した圧損係数を、流体機器モデルの形状、配管モデルの形状、及び流体の物理量に基づいて導出し、容積をボリューム要素に対応付け、圧損係数をジャンクション要素に対応付けるステップ１０６とを実行する。従って、数値解析装置は、３次元モデルとして構築された管路網モデルから管路網における流体の非定常解析を行うために必要な情報を読み出すことができる。

Description

数値解析装置、要素生成プログラム、及び数値解析方法
　本発明は、数値解析装置、要素生成プログラム、及び数値解析方法に関するものである。
　プラント等で用いられる流体機器及び配管で構成される管路網に対する種々の解析を行うためにＣＡＤ（Computer Aided Design）ツールやＣＡＥ（Computer Aided Engineering）ツール等が用いられている。
　そして、構造解析や熱流動解析の分野では、ＣＡＤツールによって構築された３次元モデルから、ＣＡＥを行うための入力データを自動生成する種々のプリプロセッサが開発されている。そのため、ＣＡＤツールで構築されたモデルがあれば、ＣＡＥツールによる構造解析や熱流動解析が比較的容易に実現でき、ＣＡＤツールを用いた設計と、ＣＡＥツールによる解析による設計妥当性の評価、評価結果をもとにしたＣＡＤツールによる再設計のサイクルを、短時間で実現することが実現可能となっている。
　また、特許文献１には、配管系統を、分岐合流点および機器に対応する単体要素としてのポイント・オブジェクトと、各ポイント・オブジェクト間に存在する複数の配管や機器を一括して表す複合要素としてのインターバル・オブジェクトとに分割し、各オブジェクトに、オブシェクト相互の接続関係を表す属性項目と、そのオブジェクトを構成する要素の属性を示す属性項目と設けるとともに、上記インターバル・オブジェクトの属性値の配列を物理的配管要素の配列と同順とし、このポイント・オブジェクトとインターバル・オブジェクトによって、各種モデルに共通の汎用モデルを構築する配管系統のモデリング方法が記載されている。
特開平０７－１０３４００号公報
　ところで、従来、管路内の流体の温度や圧力、流速等の物理量の時間的な変化を解析（以下、「管路網非定常解析」という。）するための入力データを、ＣＡＤツールで構築した管路網モデルから自動生成することはできなかった。そのため、ＣＡＤツールで構築された管路網モデルから、人手を介して管路網非定常解析を行うための入力データを読み取る必要があった。また、特許文献１に記載の技術は、配管系統をポイントとインターバルに分割してモデル化する手法は記載されているが、ＣＡＤツール等を用いて算出された配管系統のデータのモデルへの反映方法については言及されていない。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、３次元モデルとして構築された管路網モデルから管路網における流体の非定常解析を行うために必要な情報を読み出すことができる数値解析装置、要素生成プログラム、及び数値解析方法を提供することを目的とする。
　本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
　本発明の第一態様に係る数値解析装置は、流体機器及び配管を含む管路網の３次元モデルとして構築された管路網モデルに基づいて、ボリューム・ジャンクション法により流体の物理量の時間的な変化の解析である非定常解析を行う数値解析装置であって、予め構築された前記管路網モデルにおいて設定された始点と設定された終点との間に位置する流体機器モデル及び配管モデルのうち、前記非定常解析に用いる該流体機器モデル及び該配管モデルを選択する選択手段と、前記選択手段によって選択された前記流体機器モデル及び前記配管モデルを、該流体機器モデル及び該配管モデルの容積を示す要素である複数のボリューム要素、並びに前記ボリューム要素と他の前記ボリューム要素との境界を示すと共に流体の運動エネルギーの増減を示す要素である複数のジャンクション要素に分割する分割手段と、前記分割手段によって分割された前記ボリューム要素毎の容積及び前記ボリューム要素毎に対応した圧力損失の大きさを示す係数を、前記流体機器モデルの形状、前記配管モデルの形状、並びに前記管路網モデルを流れる流体の物理量に基づいて導出し、導出した該容積を前記ボリューム要素に対応付け、導出した該係数を前記ジャンクション要素に対応付ける導出手段と、を備える。
　このようにすることにより、選択手段によって、流体機器及び配管を含む管路網の３次元モデルとして予め構築された管路網モデルにおいて設定された始点と設定された終点との間に位置する流体機器モデル及び配管モデルのうち、非定常解析に用いる該流体機器モデル及び該配管モデルが選択される。
　そして、分割手段によって、選択手段で選択された流体機器モデル及び配管モデルが、該流体機器モデル及び該配管モデルの容積を示す要素である複数のボリューム要素、並びにボリューム要素と他のボリューム要素との境界を示すと共に流体の運動エネルギーの増減を示す要素である複数のジャンクション要素に分割される。さらに、導出手段によって、分割手段で分割されたボリューム要素毎の容積、及びボリューム要素毎に対応した圧力損失の大きさを示す係数が流体機器モデルの形状及び配管モデルの形状に基づいて導出され、導出された該容積がボリューム要素に対応付けられ、導出された該係数がジャンクション要素に対応付けられる。
　なお、上記ボリューム要素及びジャンクション要素は、ボリューム・ジャンクション法により流体の物理量の時間的な変化の解析である非定常解析に用いられる。
　このように、本発明は、３次元モデルである管路網モデルを構成する流体機器モデル及び配管モデルが、ボリューム要素及びジャンクション要素に分割され、流体機器モデルの形状、配管モデルの形状、及び流体の物理量に基づいて、ボリューム要素毎の容積及びジャンクション要素毎の圧損係数が導出されるので、３次元モデルとして構築された管路網モデルから管路網における流体の非定常解析を行うために必要な情報を読み出すことができる。
　上記第一態様では、流体の流量と各前記ボリューム要素の容積とから該流体の各前記ボリューム要素毎の通過時間を算出する算出手段と、前記算出手段によって算出された通過時間が各前記ボリューム要素において所定の差以内となるように、前記ボリューム要素及び前記ジャンクション要素を再び分割する再分割手段と、をさらに備えることが好ましい。
　このようにすることにより、算出手段によって流体の流量と各ボリューム要素の容積とから該流体の各ボリューム要素毎の通過時間が算出され、再分割手段によって、算出手段で算出された通過時間が各ボリューム要素において所定の差以内となるように、ボリューム要素及びジャンクション要素が再び分割される。これにより、本発明は、各ボリューム要素を通過する流体の通過時間を同等にすることができ、ボリューム・ジャンクション法による解析結果をより安定にすることができる。
　上記第一態様では、前記ジャンクション要素を介して隣接する前記ボリューム要素の位置情報から、該ボリューム要素間の高度差のみを抽出し登録する登録手段をさらに備えることが好ましい。
　このようにすることにより、登録手段によって、ジャンクション要素を介して隣接するボリューム要素間の高度差が登録されるので、該高度差を用いることで、ボリューム・ジャンクション法による非定常解析において、３次元の機器配置情報から高度差のみの１次元情報にモデルパラメータの数を少なくすることができ、計算負荷を抑制することができる。
　上記第一態様では、前記導出手段が、前記係数の大きさが同じ場合は、前記係数を示す情報を統合させることが好ましい。
　このようにすることにより、圧力損失の大きさを示す係数が同じ場合は、該係数を示す情報を統合させるので、ボリューム・ジャンクション法で非定常解析を行うために用いる情報の量を少なくすることができる。
　本発明の第二態様に係る要素生成プログラムは、流体機器及び配管を含む管路網の３次元モデルとして構築された管路網モデルに基づいて、ボリューム・ジャンクション法により流体の物理量の時間的な変化の解析である非定常解析を行う数値解析装置の要素生成プログラムであって、コンピュータを、予め構築された前記管路網モデルにおいて設定された始点と設定された終点との間に位置する流体機器モデル及び配管モデルのうち、前記非定常解析に用いる該流体機器モデル及び該配管モデルを選択する選択手段と、前記選択手段によって選択された前記流体機器モデル及び前記配管モデルを、該流体機器モデル及び該配管モデルの容積を示す要素である複数のボリューム要素、並びに前記ボリューム要素と他の前記ボリューム要素との境界を示すと共に流体の運動エネルギーの増減を示す要素である複数のジャンクション要素に分割する分割手段と、前記分割手段によって分割された前記ボリューム要素毎の容積及び前記ボリューム要素毎に対応した圧力損失の大きさを示す係数を、前記流体機器モデルの形状、前記配管モデルの形状、並びに前記管路網モデルを流れる流体の物理量に基づいて導出し、導出した該容積を前記ボリューム要素に対応付け、導出した該係数を前記ジャンクション要素に対応付ける導出手段と、して機能させる。
　このようにすることにより、３次元モデルである管路網モデルを構成する流体機器モデル及び配管モデルが、ボリューム要素及びジャンクション要素に分割され、流体機器モデルの形状、配管モデルの形状、及び流体の物理量に基づいて、ボリューム要素毎の容積及びジャンクション要素毎の圧損係数が導出されるので、３次元モデルとして構築された管路網モデルから管路網における流体の非定常解析を行うために必要な情報を読み出すことができる。
　本発明の第三態様に係る数値解析方法は、流体機器及び配管を含む管路網の３次元モデルとして構築された管路網モデルに基づいて、ボリューム・ジャンクション法により流体の物理量の時間的な変化の解析である非定常解析を行う数値解析方法であって、予め構築された前記管路網モデルにおいて設定された始点と設定された終点との間に位置する流体機器モデル及び配管モデルのうち、前記非定常解析に用いる該流体機器モデル及び該配管モデルを選択する第１工程と、前記第１工程によって選択された前記流体機器モデル及び前記配管モデルを、該流体機器モデル及び該配管モデルの容積を示す要素である複数のボリューム要素、並びに前記ボリューム要素と他の前記ボリューム要素との境界を示すと共に流体の運動エネルギーの増減を示す要素である複数のジャンクション要素に分割する第２工程と、前記第２工程によって分割された前記ボリューム要素毎の容積及び前記ボリューム要素毎に対応した圧力損失の大きさを示す係数を、前記流体機器モデルの形状、前記配管モデルの形状、並びに前記管路網モデルを流れる流体の物理量に基づいて導出し、導出した該容積を前記ボリューム要素に対応付け、導出した該係数を前記ジャンクション要素に対応付ける第３工程と、を含む。
　本発明によれば、３次元モデルとして構築された管路網モデルから管路網における流体の非定常解析を行うために必要な情報を読み出すことができる、という効果を奏する。
本発明の第１実施形態に係る数値解析装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る３次元モデルとして構築された管路網モデルの一例を示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係る非定常解析に用いる管路網ネットワークの一例を示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係る要素生成プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係るエレベーション差を登録する処理の流れを示すフローチャートである。
　以下に、本発明に係る数値解析装置、要素生成プログラム、及び数値解析方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
　〔第１実施形態〕
　以下、本発明の第１実施形態について説明する。図１に、本第１実施形態に係る数値解析装置１０の電気的構成を示す。
　数値解析装置１０は、数値解析装置１０全体の動作を司るＣＰＵ（Central Processing Unit）１２、各種プログラムや各種パラメータ等が予め記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）１４、ＣＰＵ１２による各種プログラムの実行時のワークエリア等として用いられるＲＡＭ（Random Access Memory）１６、ＣＡＥによる数値解析プログラム及び詳細を後述する要素生成プログラム等の各種プログラム及び各種情報を記憶する記憶手段としてのＨＤＤ（Hard Disk Drive）１８を備えている。
　さらに、数値解析装置１０は、キーボード及びマウス等から構成され、各種操作の入力を受け付ける操作入力部２０、ＣＡＤツールによって構築された管路網モデルや数値解析の結果等の各種情報を表示する、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の画像表示部２２、並びに他の情報処理装置及びプリンタ等の外部装置と接続され、該外部装置への各種情報の送受信を行う外部インタフェース２４を備えている。
　これらＣＰＵ１２、ＲＯＭ１４、ＲＡＭ１６、ＨＤＤ１８、操作入力部２０、画像表示部２２、及び外部インタフェース２４は、システムバス３０を介して相互に電気的に接続されている。従って、ＣＰＵ１２は、ＲＯＭ１４、ＲＡＭ１６、及びＨＤＤ１８へのアクセス、操作入力部２０に対する操作状態の把握、画像表示部２２に対する各種の画像の表示、並びに外部インタフェース２４を介した上記外部装置との各種情報の送受信等を各々行なうことができる。
　なお、ＨＤＤ１８には、流体機器及び配管で構成される管路網をＣＡＤツールによって３次元モデルとして構築された管路網モデルを示す管路網モデルデータが予め記憶されている。また、ＣＡＤツールは、数値解析装置１０にインストールされ、数値解析装置１０によって管路網モデルが構築されていてもよいし、例えば、外部インタフェース２４を介して接続されている他の情報処理装置を用いて管路網モデルが構築され、該管路網モデルがＨＤＤ１８に記憶されてもよい。
　図２にＣＡＤツールで作成された管路網モデルの一例（配管アイソメ図）を示す。
　同図に示す管路網モデルは、流体機器としてタンク４０Ａ，４０Ｂ、弁４２Ａ～４２Ｆ、ポンプ４４を含んでおり、各流体機器の間は、配管５０で結合されている。また、配管５０においても、口径の異なる配管５０同士はフランジを介して結合されている。
　なお、管路網モデルに含まれる流体機器モデル及び配管モデルは、各々機器番号が付されており、各流体機器モデル及び配管モデルは、該機器番号によってその種類（例えば、配管であればその種別（直管、拡大、縮小、ベント、分岐、合流））が識別される。また、流体機器モデル及び配管モデルは、その形状（例えば、配管の形状データとして、等価粗さ、直管内径、長さ、入口内径、出口内径、拡大角、ベント内径、曲率半径、及び曲げ角度等）が入力されている。
　さらに、管路網モデルには、ＣＡＥツールによる非定常解析において流体の物理量（温度、圧力、流速、及び流量等）を検出する個所を示す検出端が、予め設置されている。
　一方、ＣＡＥツールによる管路網を流れる流体に対する非定常解析は、質量保存式、運動量保存式、及びエネルギー保存式の３種類の保存式（連続の式）からなる基礎方程式を用いて、流体の物理量を数値シミュレーションで解析する。そのため、基礎方程式をコンピュータで計算可能な式に変換する必要がある。すなわち、流体の流れ方向に連続的に変化する温度、圧力、流速、及び流量といった物理量を、空間で分割して離散化する必要がある。
　このため、管路網を構成する流路をボリューム要素で分割し、ボリューム要素とボリューム要素の境界をジャンクション要素で接続するボリューム・ジャンクション法により、上記基礎方程式を空間的に離散化する。
　なお、ボリューム要素とは、流体が流れる流路の容積を示す要素であり、具体的には、配管、タンク、熱交換器、ヘッダー配管等をボリューム要素である。また、ジャンクション要素とは、流体の運動エネルギーの増減（流体の圧力を減少させる抵抗や流体に圧力を与えるもの）を示す要素であり、具体的には、弁、オリフィス、及びフランジ等の流路面積が急に拡大又は急に縮小する部位、並びにポンプ等である。
　図３に、図２に示した管路網モデルに基づいて生成したボリューム要素及びジャンクション要素を模式化した管路網ネットワーク図を示す。
　図３に示す管路網ネットワーク図では、各配管５０、タンク４０Ａ，４０Ｂをボリューム要素としている。一方、弁４２Ａ～４２Ｆ、ポンプ４４、フランジ５２をジャンクション要素としている。そして、同図に示すように、ボリューム要素とボリューム要素との境界には、ジャンクション要素が配置されている。なお、各ボリューム要素は、フランジ５２を介して隣り合う配管５０の容積の平均値が対応する容積となる。
　そして、本第１実施形態に係る数値解析装置１０は、ボリューム・ジャンクション法による非定常解析を行うために、管路網モデルに基づいて、該管路網モデルに対応したボリューム要素及びジャンクション要素を生成する要素生成処理を行う。すなわち、本第１実施形態に係る数値解析装置１０は、上記ボリューム要素及びジャンクション要素を生成する要素生成装置としても作用する。
　次に、本第１実施形態に係る数値解析装置１０の作用を説明する。
　図４は、要素生成処理を行う場合に、ＣＰＵ１２によって実行される要素生成プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、該要素生成プログラムはＨＤＤ１８の所定領域に予め記憶されている。
　まず、ステップ１００では、ＨＤＤ１８に記憶されている管路網モデルを読み出し、該管路網モデルにおいて、非定常解析の対象となる始点及び終点を設定する。なお、該始点及び終点は、操作入力部２０を介してユーザによって設定される。
　次のステップ１０２では、ステップ１００において設定された始点と終点との間に配置されている流体機器モデル及び配管モデルのうち、非定常解析に用いる流体機器モデル及び配管モデルを選択する。
　具体的には、本第１実施形態では、管路網モデルにおいて、各流体機器モデル毎に付されている機器番号により、各々を区別しているため、該機器番号に基づいて非定常解析に用いる流体機器モデル及び配管モデルを選択する。また、流体機器モデル同士を結合させる配管モデルのうち、上述した検出端が設けられている配管モデル、及び予めユーザにより設定された口径以上の配管モデルが非定常解析に用いるものとして選択される。さらに、流体機器モデル同士を結合させる配管モデルでなくても、管路網モデル系外への流体の流れを示す配管であるベント管及びドレン管を示すモデル等を、非定常解析に用いるものとしてユーザにより選択できるとしてもよい。
　次のステップ１０４では、ステップ１０２において選択された流体機器モデル及び配管モデルをボリューム要素及びジャンクション要素に分割する。
　本第１実施形態では、上述したように、配管、タンク、熱交換器、ヘッダー配管等の配管の分岐部分は、ボリューム要素として分割され、ポンプ、並びに流路面積が拡大又は縮小する部分である流体機器（弁、オリフィス、及びフランジ等）は、ジャンクション要素として分割される。また、温度、圧力、及び濃度等を検出するための検出端が設置されているモデルは、ボリューム要素として分割され、流速及び流量等の流体の流れの大きさを示す物理量を検出するための検出端が設置されているモデルは、ジャンクション要素として分割される。なお、上述したように、ジャンクション要素は、ボリューム要素とボリューム要素との間に配置される。
　次のステップ１０６では、管路網モデルのボリューム要素として分割された流体機器モデル及び配管モデルから、流体が流れる管の口径及び管の長さを抽出することによって、ボリューム要素毎の容積を導出する。また、流体機器モデルの形状、配管モデルの形状、及び管路網モデルを流れる流体の物理量に基づいて圧力損失の大きさを示す係数(以下、「圧損係数」という。)を導出する。そして、導出した容積をボリューム要素毎に対応付け、導出した圧損係数をジャンクション要素毎に対応付ける。
　なお、上記管の口径及び管の長さとは、配管モデルの口径及び長さ、並びに流体機器モデル内の配管の口径及び長さをいう。また、流体の物理量とは、例えば、始点に入力される流体の成分（濃度）、基準圧力、基準温度、及び基準流量である。
　なお、本第１実施形態では、連続している同一口径の管は、予め定められた容積以下となるように分割する。そして、該分割した容積をボリューム要素として対応付ける。
　また、圧損係数を導出するためには、圧損係数を導出するための他のプログラムを用いて導出してもよい。この場合、流体機器モデルの形状及び配管モデルの形状を示す情報を該プログラムに入力する。そして、該プログラムによって導出された圧損係数を読み込み、各ジャンクション要素毎に対応付ける。
　なお、導出した圧損係数が同じ場合は、該圧損係数を示す情報を統合させる。具体的には、例えば、同一の圧損係数を示す情報を所定のメモリ領域に記憶させ、ジャンクション要素には、該所定のメモリ領域のアドレスを示すアドレス情報を対応付ける。そして、非定常解析を行う場合に、上記アドレス情報に基づいて、記憶させた圧損係数を読み出す。これにより、ボリューム・ジャンクション法で非定常解析を行うために用いる情報の量を少なくすることができる。
　次のステップ１０８では、流体の流量と各ボリューム要素の容積とから該流体の各ボリューム要素毎の通過時間を算出する。なお、ここでいう流体の流量とは、たとえば、管路網モデルが、定格運転している場合における体積流量である。
　次のステップ１１０では、ステップ１０８で算出した通過時間が各ボリューム要素において所定の差以内となっているか否かを判定し、肯定判定の場合は、本プログラムを終了する一方、否定判定の場合は、ステップ１１２へ移行する。具体的には、本ステップ１００のおける処理は、ステップ１０８で算出した通過時間が最も短いボリューム要素を特定し、最も短い通過時間よりも所定倍（一例として２倍）の通過時間のボリューム要素がある場合を、上記所定の差を越えたボリューム要素があるとし、ステップ１１０で否定判定とする。
　ステップ１１２では、上記所定の差を越えたボリューム要素をさらに予め定められた数で再分割し、ステップ１０６へ戻る。これにより、各ボリューム要素を通過する流体の通過時間を同等にすることができ、ボリューム・ジャンクション法による解析結果をより安定にすることができる。なお、分割したボリューム要素間には新たにジャンクション要素が配置される。
　そして、本第１実施形態にかかる数値解析装置１０は、本プログラムが終了した後に、本プログラムによってボリューム要素及びジャンクション要素が配置された管路網ネットワークに基づいて、ボリューム・ジャンクション法を用いた数値解析プログラムによって非定常解析を行う。
　以上説明したように、本第１実施形態に係る数値解析装置１０は、３次元モデルである管路網モデルを構成する流体機器モデル及び配管モデルがボリューム要素及びジャンクション要素に分割され、流体機器モデルの形状、配管モデルの形状、及び流体の物理量に基づいて、ボリューム要素毎の容積及びジャンクション要素毎の圧損係数が導出されるので、３次元モデルとして構築された管路網モデルから管路網における流体の非定常解析を行うために必要な情報を読み出すことができる。
　〔第２実施形態〕
　以下、本発明の第２実施形態について説明する。
　なお、本第２実施形態に係る数値解析装置１０の電気的構成は、図１と同様であるので説明を省略する。
　次に、本第２実施形態に係る数値解析装置１０の作用を説明する。
　なお、第２実施形態に係る要素生成プログラムの処理の流れは、図４に示す処理と同様であるが、図４のステップ１０６において、ボリューム要素の位置を示す情報から、ジャンクション要素を介して隣接するボリューム要素の高度差（以下、「エレベーション差」という。）を算出する。
　図５に、図４のステップ１０６で行われるエレベーション差を導出する処理の流れを示す。
　まずステップ２００では、各ボリューム要素の中心点の座標（ｘ，ｙ，ｚ）を管路網モデルから抽出する。
　次のステップ２０２では、ステップ２００で抽出した中心点の座標（ｘ，ｙ，ｚ）のうち、高さ方向の情報（ｚ）の値を抽出する。
　次のステップ２０４では、ジャンクション要素を介して隣接するボリューム要素のエレベーション差を、ステップ２０２で抽出した該ボリューム要素の高さ方向の情報（ｚ）から算出する。
　次のステップ２０６では、ステップ２０４で算出したエレベーション差をボリューム要素又はジャンクション要素に登録する。
　以上説明したように、本第２実施形態に係る数値解析装置１０では、ジャンクション要素を介して隣接するボリューム要素の位置情報として、該ボリューム要素間のエレベーション差のみを登録するので、登録したエレベーション差を用いることで、ボリューム・ジャンクション法による非定常解析で用いるパラメータの数を少なくすることができ、計算負荷を抑制することができる。
　以上、本発明を、上記各実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記各実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
　例えば、上記各実施形態では、ＨＤＤ１８に要素生成プログラムを記憶させていたが、本発明は、これに限定されるものではなく、要素生成プログラムを、磁気ディスク、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の光ディスク、メモＩＣ（Integrated Circuit）カード、及びメモリカード等の可搬型記憶媒体に記憶させ、該可搬型記憶媒体に記憶されている要素生成プログラムを数値解析装置１０が読み取り、実行する形態としてもよい。
　１０　　数値解析装置
　１２　　ＣＰＵ
　１８　　ＨＤＤ
　２０　　操作入力部

Claims (6)

  1. 　流体機器及び配管を含む管路網の３次元モデルとして構築された管路網モデルに基づいて、ボリューム・ジャンクション法により流体の物理量の時間的な変化の解析である非定常解析を行う数値解析装置であって、
    　予め構築された前記管路網モデルにおいて設定された始点と設定された終点との間に位置する流体機器モデル及び配管モデルのうち、前記非定常解析に用いる該流体機器モデル及び該配管モデルを選択する選択手段と、
    　前記選択手段によって選択された前記流体機器モデル及び前記配管モデルを、該流体機器モデル及び該配管モデルの容積を示す要素である複数のボリューム要素、並びに前記ボリューム要素と他の前記ボリューム要素との境界を示すと共に流体の運動エネルギーの増減を示す要素である複数のジャンクション要素に分割する分割手段と、
    　前記分割手段によって分割された前記ボリューム要素毎の容積及び前記ボリューム要素毎に対応した圧力損失の大きさを示す係数を、前記流体機器モデルの形状、前記配管モデルの形状、並びに前記管路網モデルを流れる流体の物理量に基づいて導出し、導出した該容積を前記ボリューム要素に対応付け、導出した該係数を前記ジャンクション要素に対応付ける導出手段と、
    を備えた数値解析装置。
  2. 　流体の流量と各前記ボリューム要素の容積とから該流体の各前記ボリューム要素毎の通過時間を算出する算出手段と、
    　前記算出手段によって算出された通過時間が各前記ボリューム要素において所定の差以内となるように、前記ボリューム要素及び前記ジャンクション要素を再び分割する再分割手段と、
    をさらに備えた請求項１記載の数値解析装置。
  3. 　前記ジャンクション要素を介して隣接する前記ボリューム要素の位置情報から、該ボリューム要素間の高度差のみを抽出し登録する登録手段をさらに備えた請求項１又は請求項２記載の数値解析装置。
  4. 　前記導出手段は、前記係数の大きさが同じ場合は、前記係数を示す情報を統合させる請求項１から請求項３の何れか１項記載の数値解析装置。
  5. 　流体機器及び配管を含む管路網の３次元モデルとして構築された管路網モデルに基づいて、ボリューム・ジャンクション法により流体の物理量の時間的な変化の解析である非定常解析を行う数値解析装置の要素生成プログラムであって、
    　コンピュータを、
    　予め構築された前記管路網モデルにおいて設定された始点と設定された終点との間に位置する流体機器モデル及び配管モデルのうち、前記非定常解析に用いる該流体機器モデル及び該配管モデルを選択する選択手段と、
    　前記選択手段によって選択された前記流体機器モデル及び前記配管モデルを、該流体機器モデル及び該配管モデルの容積を示す要素である複数のボリューム要素、並びに前記ボリューム要素と他の前記ボリューム要素との境界を示すと共に流体の運動エネルギーの増減を示す要素である複数のジャンクション要素に分割する分割手段と、
    　前記分割手段によって分割された前記ボリューム要素毎の容積及び前記ボリューム要素毎に対応した圧力損失の大きさを示す係数を、前記流体機器モデルの形状、前記配管モデルの形状、並びに前記管路網モデルを流れる流体の物理量に基づいて導出し、導出した該容積を前記ボリューム要素に対応付け、導出した該係数を前記ジャンクション要素に対応付ける導出手段と、
    して機能させるための要素生成プログラム。
  6. 　流体機器及び配管を含む管路網の３次元モデルとして構築された管路網モデルに基づいて、ボリューム・ジャンクション法により流体の物理量の時間的な変化の解析である非定常解析を行う数値解析方法であって、
    　予め構築された前記管路網モデルにおいて設定された始点と設定された終点との間に位置する流体機器モデル及び配管モデルのうち、前記非定常解析に用いる該流体機器モデル及び該配管モデルを選択する第１工程と、
    　前記第１工程によって選択された前記流体機器モデル及び前記配管モデルを、該流体機器モデル及び該配管モデルの容積を示す要素である複数のボリューム要素、並びに前記ボリューム要素と他の前記ボリューム要素との境界を示すと共に流体の運動エネルギーの増減を示す要素である複数のジャンクション要素に分割する第２工程と、
    　前記第２工程によって分割された前記ボリューム要素毎の容積及び前記ボリューム要素毎に対応した圧力損失の大きさを示す係数を、前記流体機器モデルの形状、前記配管モデルの形状、並びに前記管路網モデルを流れる流体の物理量に基づいて導出し、導出した該容積を前記ボリューム要素に対応付け、導出した該係数を前記ジャンクション要素に対応付ける第３工程と、
    を含む数値解析方法。
PCT/JP2011/063167 2010-06-09 2011-06-08 数値解析装置、要素生成プログラム、及び数値解析方法 WO2011155539A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/695,087 US9372944B2 (en) 2010-06-09 2011-06-08 Numerical analysis device, element generation program, and numerical analysis method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010132114A JP5582878B2 (ja) 2010-06-09 2010-06-09 数値解析装置及び要素生成プログラム
JP2010-132114 2010-06-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011155539A1 true WO2011155539A1 (ja) 2011-12-15

Family

ID=45098143

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/063167 WO2011155539A1 (ja) 2010-06-09 2011-06-08 数値解析装置、要素生成プログラム、及び数値解析方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9372944B2 (ja)
JP (1) JP5582878B2 (ja)
WO (1) WO2011155539A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200410142A1 (en) * 2019-06-26 2020-12-31 Hitachi, Ltd. 3d model creation support system and 3d model creation support method
WO2021225173A1 (ja) * 2020-05-08 2021-11-11 Sugai Kiyoshi ガス流量解析方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MY174095A (en) * 2012-01-13 2020-03-09 Process Systems Enterprise Ltd System for fluid processing networks
JP5900951B2 (ja) * 2012-01-17 2016-04-06 国立大学法人広島大学 モデル化方法、解析方法及びプログラム
CN103955186B (zh) * 2014-04-22 2016-08-24 中国石油大学(北京) 天然气管网管流状态参数确定方法及装置
JP2020144409A (ja) * 2019-03-04 2020-09-10 株式会社日立製作所 プラント診断装置
CN113434993B (zh) * 2020-03-23 2023-01-31 株洲中车时代电气股份有限公司 一种管网流量计算系统及方法
CN112257014B (zh) * 2020-10-22 2024-01-05 国药集团重庆医药设计院有限公司 一种低压饱和蒸汽管道压力的计算方法及系统
JP7257472B2 (ja) * 2020-10-29 2023-04-13 みずほリサーチ＆テクノロジーズ株式会社 設計支援システム、設計支援方法及び設計支援プログラム

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09268544A (ja) * 1996-03-28 1997-10-14 Mitsubishi Electric Corp 水路系模擬装置
JPH11305646A (ja) * 1998-04-23 1999-11-05 Mitsubishi Electric Corp 初期値生成方法および装置
JP2001004414A (ja) * 1999-06-17 2001-01-12 Japan Nuclear Cycle Development Inst States Of Projects 一次元プラントモデル非定常流動評価方法、評価システム、及び記憶媒体
JP2005050027A (ja) * 2003-07-31 2005-02-24 Toshiba Corp 流動解析システムおよび流動解析方法
JP2006209220A (ja) * 2005-01-25 2006-08-10 Toshiba Corp 配管エンジニアリング計算用リスト出力装置およびその方法並びに配管エンジニアリング計算装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07103400A (ja) 1993-10-07 1995-04-18 Toshiba Corp 配管系統のモデリング方法
EP2472391B1 (en) * 2002-05-20 2016-10-26 Tyco Fire Products LP System for analyzing models of dry pipe systems
US8612189B2 (en) * 2005-10-03 2013-12-17 Tyco Fire Products Lp System and method for evaluation of fluid flow in a piping system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09268544A (ja) * 1996-03-28 1997-10-14 Mitsubishi Electric Corp 水路系模擬装置
JPH11305646A (ja) * 1998-04-23 1999-11-05 Mitsubishi Electric Corp 初期値生成方法および装置
JP2001004414A (ja) * 1999-06-17 2001-01-12 Japan Nuclear Cycle Development Inst States Of Projects 一次元プラントモデル非定常流動評価方法、評価システム、及び記憶媒体
JP2005050027A (ja) * 2003-07-31 2005-02-24 Toshiba Corp 流動解析システムおよび流動解析方法
JP2006209220A (ja) * 2005-01-25 2006-08-10 Toshiba Corp 配管エンジニアリング計算用リスト出力装置およびその方法並びに配管エンジニアリング計算装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TOSHIYA KIMURA ET AL.: "Rocket Engine Dynamic Simulator (REDS), JAXA-RR-04-010", JAXA RESEARCH AND DEVELOPMENT REPORT, 25 October 2004 (2004-10-25), pages 1 - 22 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200410142A1 (en) * 2019-06-26 2020-12-31 Hitachi, Ltd. 3d model creation support system and 3d model creation support method
US11580272B2 (en) * 2019-06-26 2023-02-14 Hitachi, Ltd. 3D model creation support system and 3D model creation support method
WO2021225173A1 (ja) * 2020-05-08 2021-11-11 Sugai Kiyoshi ガス流量解析方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP5582878B2 (ja) 2014-09-03
JP2011257999A (ja) 2011-12-22
US20130046527A1 (en) 2013-02-21
US9372944B2 (en) 2016-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5582878B2 (ja) 数値解析装置及び要素生成プログラム
Ozden et al. Shell side CFD analysis of a small shell-and-tube heat exchanger
Ghidaoui et al. A review of water hammer theory and practice
JP6429682B2 (ja) ネットワークシミュレーション装置、ネットワークシミュレーション方法及びネットワークシミュレーションプログラム
US20180259272A1 (en) Method for determining a state of a heat exchanger device
Shojaeefard et al. An investigation of the effects of geometry design on refrigerant flow mal-distribution in parallel flow condenser using a hybrid method of finite element approach and CFD simulation
Kowalczuk et al. Improved model of isothermal and incompressible fluid flow in pipelines versus the Darcy–Weisbach equation and the issue of friction factor
Ault et al. Downstream decay of fully developed Dean flow
Sharp et al. Optimizing the ASME Venturi recovery cone angle to minimize head loss
Surendra et al. Investigation of swirl flows applied to the oil and gas industry
WO2024051724A1 (zh) 流致振动试验装置、方法、计算机设备、存储介质和产品
Aly Computational fluid dynamics and optimization of flow and heat transfer in coiled tube-in-tube heat exchangers under turbulent flow conditions
Li et al. Real-time data assimilation potential to connect micro-smart water test bed and hydraulic model
Jiang et al. Study on pressure transients in low pressure water-hydraulic pipelines
Kamiński Mathematical modeling of pneumatic pipes in a simulation of heterogeneous engineering systems
Coussirat et al. Study of available turbulence and cavitation models to reproduce flow patterns in confined flows
Figueiredo et al. A straightforward strategy for leak localization in two-phase gas pipelines
Ishii et al. Numerical Approach to Study Nonuniform Gas–Liquid Distribution in the Refrigerant Distributor in an Air Conditioner
Schab et al. Parameter study of geometrically induced flow maldistribution in shell and tube heat exchangers
Guyot et al. A Vortex modeling with 3D CFD
Reader-Harris et al. Orifice Discharge Coefficient
US20240061982A1 (en) Pipe blockage prediction methods
Raverdy Two-phase CFD simulations of COSI tests and evaluation of condensation distribution
JP7018411B2 (ja) 流量計設計支援システム
Omar Consideration of fluidelastic instability while designing shell and tube heat exchangers

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11792496

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13695087

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11792496

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1