WO2015037296A1 - System analysis device - Google Patents
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Abstract
Provided is a high-speed and high-precision system analysis device having excellent operability and versatility. In this system analysis device, multiple analysis models having different fidelities are prepared for each analysis region of a system, and this system analysis device performs a coupled analysis by using a menu to select an analysis model and a method for calculating the data coupling at the interfaces between the analysis models. This system analysis device is characterized in that: the method for calculating the data coupling at the interfaces between the analysis models is switched in accordance with a combination of the fidelities of mutually connected analysis models and the data transfer direction; one new analysis model is generated by combining multiple analysis models of different fidelities in the same analysis region; and an analysis model having a lower fidelity is generated from the analysis result of a high-fidelity model in the same analysis region.
Description
本発明は、シミュレーションを用いた製品システム全体の解析技術に関する。
The present invention relates to a technique for analyzing an entire product system using simulation.
The present invention relates to a technique for analyzing an entire product system using simulation.
製品のシステム性能の全体最適化や、現象解明などを行うためには、製品システム全体を対象としたシミュレーションを行う必要がある。主なアプローチとして次の２つが考えられる。一つは、解析格子を用いた有限要素法や有限体積法などによる詳細解析によるアプローチである。本アプローチでは、解析対象が小さい場合は問題ないが、製品システムの規模が大きくなると解析規模が増大するため、現実的な計算時間で解析を実施することが困難となる。第二のアプローチは、解析格子を用いず、1次元モデル等の機能モデルベースの簡易解析に基づいた方法である。本アプローチでは、製品システム全体のマクロな挙動を実用的な時間内で解析することが可能になるものの、モデル化で考慮されていない複雑現象の解明はできない。
In order to optimize the overall system performance of the product and elucidate the phenomenon, it is necessary to perform a simulation for the entire product system. The following two approaches can be considered. One is an approach based on detailed analysis by a finite element method or a finite volume method using an analysis grid. In this approach, there is no problem when the analysis target is small, but the analysis scale increases as the scale of the product system increases, making it difficult to perform the analysis in a realistic calculation time. The second approach is a method based on a simple analysis based on a functional model such as a one-dimensional model without using an analysis grid. Although this approach makes it possible to analyze the macroscopic behavior of the entire product system within a practical time, it cannot elucidate complex phenomena that are not considered in modeling.
そこで、製品システムの中で着目する領域のみついて詳細解析を行い、その他の部分は簡易解析で解くことによって、製品システム全体の挙動を考慮しつつ、それと連携させて局所的に詳細な現象を解明することが可能になると考えられる。解析モデルで表現される現象の忠実度や詳細度のことを、フィデリティと定義すると、上記のように、フィデリティを変えた解析モデルをハイブリッドに結合して連成計算させることで製品システム全体のシミュレーションが可能となる。この概念をマルチフィデリティ全体統合解析と呼称することとする。
Therefore, detailed analysis is performed only for the area of interest in the product system, and other parts are solved by simple analysis, so that the detailed behavior of the entire product system can be considered while cooperating with it to clarify locally detailed phenomena. It will be possible to do this. If fidelity is defined as the fidelity and detail level of the phenomenon expressed in the analysis model, as described above, the simulation of the entire product system is performed by combining the analysis model with different fidelity and performing coupled calculations. Is possible. This concept will be referred to as multi-fidelity overall integration analysis.
製品システムの全体解析に関する先行技術として、下記に示す（特許文献１）、（特許文献２）がある。まず（特許文献１）では、精度の必要な部分だけ要素を細かくし、計算コストを最小限にできる高精度な平織膜材料解析システムについて述べられている。平織布の材質や解析精度に対応して線形弾性体モデルと非線形弾性体モデルというフィデリティの異なる解析モデルがライブラリに用意され、任意に選択して用いることができるとされている。一方で、（特許文献２）では、高い精度と短い計算時間を狙ったシミュレーション技術が提案されている。計算精度が要求される部分のみを高精度のシミュレーションモデルとし、他の部分を低精度のモデルで計算するとしている。更に、精度が異なるモデル間の連成計算法に関して、各シミュレーションモデル間のデータの偏差に関する閾値を接続切替のための選択条件に設定できることが記述されている。
As prior art relating to the entire analysis of a product system, there are (Patent Document 1) and (Patent Document 2) shown below. First (Patent Document 1) describes a high-accuracy plain weave membrane material analysis system capable of minimizing elements only in parts that require accuracy and minimizing calculation costs. According to the material and analysis accuracy of the plain woven fabric, analysis models with different fidelities, a linear elastic body model and a nonlinear elastic body model, are prepared in the library and can be arbitrarily selected and used. On the other hand, (Patent Document 2) proposes a simulation technique aiming at high accuracy and short calculation time. Only the part that requires calculation accuracy is used as a high-precision simulation model, and other parts are calculated using a low-precision model. Further, it is described that a threshold for data deviation between simulation models can be set as a selection condition for connection switching with respect to a coupled calculation method between models with different accuracy.
As prior art relating to the entire analysis of a product system, there are (Patent Document 1) and (Patent Document 2) shown below. First (Patent Document 1) describes a high-accuracy plain weave membrane material analysis system capable of minimizing elements only in parts that require accuracy and minimizing calculation costs. According to the material and analysis accuracy of the plain woven fabric, analysis models with different fidelities, a linear elastic body model and a nonlinear elastic body model, are prepared in the library and can be arbitrarily selected and used. On the other hand, (Patent Document 2) proposes a simulation technique aiming at high accuracy and short calculation time. Only the part that requires calculation accuracy is used as a high-precision simulation model, and other parts are calculated using a low-precision model. Further, it is described that a threshold for data deviation between simulation models can be set as a selection condition for connection switching with respect to a coupled calculation method between models with different accuracy.
上記（特許文献１）、（特許文献２）においては、部位ごとに解析精度を選択するとともに、境界条件についても選択できることが解析システム共通の要件として述べられている。しかしながら、互いに連成計算させる解析モデルのフィデリティの種類は多様であり、その組み合わせ方によって接続界面における解析データの最適な受け渡し方は異なる。したがって、解析を高精度に実行するためには、界面情報のやり取りの仕方について、組み合わせるフィデリティに応じた適切な選択が必要となる。また、このような解析システムの使い勝手を向上させるためには、予めライブラリ中に準備された解析モデルを単に選択するだけではなく、フィデリティが異なる複数の解析モデルを組み合わせて用いたり、フィデリティを変換したりすることで、新しいモデルを創出できる機能を持たせて適用範囲を拡大できるシステム解析装置を提供することを目的とする。
In the above (Patent Document 1) and (Patent Document 2), it is stated as a requirement common to the analysis system that the analysis accuracy can be selected for each part and the boundary condition can also be selected. However, there are various types of fidelity of analysis models that are coupled to each other, and the optimal way of passing analysis data at the connection interface differs depending on the combination. Therefore, in order to execute the analysis with high accuracy, it is necessary to appropriately select the interface information exchange method according to the fidelity to be combined. In addition, in order to improve the usability of such an analysis system, it is not only necessary to select an analysis model prepared in advance in the library, but also a combination of a plurality of analysis models with different fidelities, or conversion of fidelity. It is an object of the present invention to provide a system analysis apparatus capable of expanding the application range by providing a function capable of creating a new model.
In the above (Patent Document 1) and (Patent Document 2), it is stated as a requirement common to the analysis system that the analysis accuracy can be selected for each part and the boundary condition can also be selected. However, there are various types of fidelity of analysis models that are coupled to each other, and the optimal way of passing analysis data at the connection interface differs depending on the combination. Therefore, in order to execute the analysis with high accuracy, it is necessary to appropriately select the interface information exchange method according to the fidelity to be combined. In addition, in order to improve the usability of such an analysis system, it is not only necessary to select an analysis model prepared in advance in the library, but also a combination of a plurality of analysis models with different fidelities, or conversion of fidelity. It is an object of the present invention to provide a system analysis apparatus capable of expanding the application range by providing a function capable of creating a new model.
上記課題を解決するため本発明では、解析領域ごとに、複数の異なるフィデリティを有する解析モデルが用意され、前記解析モデルと、前記解析モデル間の界面におけるデータ連成計算方法を、メニューによってそれぞれ選択して、連成解析を実行するシステム解析装置において、前記解析モデル間の界面のデータ連成計算方法は、互いに接続される解析モデルのフィデリティの組合せとデータ伝達の方向に応じて、切り替えられることを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, in the present invention, an analysis model having a plurality of different fidelities is prepared for each analysis region, and the analysis model and a data coupling calculation method at an interface between the analysis models are respectively selected from a menu. In the system analysis apparatus that executes the coupled analysis, the data coupling calculation method of the interface between the analytical models can be switched according to the combination of fidelity of the analytical models connected to each other and the direction of data transmission. It is characterized by.
また、上記課題を解決するため本発明では、解析領域ごとに、複数の異なるフィデリティを有する解析モデルが用意され、前記解析モデルと、前記解析モデル間の界面におけるデータ連成計算方法を、メニューによってそれぞれ択して、連成解析を実行するシステム解析装置において、同一の解析領域に対する複数の異なるフィデリティの解析モデルを、互いに融合させることによって新しい解析モデルを生みだす機能を備えたことを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, in the present invention, an analysis model having a plurality of different fidelities is prepared for each analysis region, and the data coupling calculation method at the interface between the analysis model and the analysis model is determined by a menu. A system analysis device that performs coupled analysis by selecting each of them, and has a function of generating a new analysis model by fusing together analysis models of different fidelity for the same analysis area It is.
また、上記課題を解決するため本発明では、解析領域ごとに、複数の異なるフィデリティを有する解析モデルが用意され、前記解析モデルと、前記解析モデル間の界面におけるデータ連成計算方法を、メニューによってそれぞれ選択して、連成解析を実行するシステム解析装置において、同一の解析領域で、高いフィデリティの解析結果から、より低いフィデリティの解析モデルを生みだす機能を備えたことを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, in the present invention, an analysis model having a plurality of different fidelities is prepared for each analysis region, and the data coupling calculation method at the interface between the analysis model and the analysis model is determined by a menu. The system analysis apparatus that selects and executes the coupled analysis has a function of generating a lower fidelity analysis model from a high fidelity analysis result in the same analysis region.
更に、本発明のシステム解析装置において、前記解析領域は、フィデリティごとに異なる範囲を有し、解析したいフィデリティを選択すると、自動的に解析対象となる解析領域の範囲が調整されることを特徴とするものである。
Furthermore, in the system analysis apparatus of the present invention, the analysis region has a different range for each fidelity, and when the fidelity to be analyzed is selected, the range of the analysis region to be analyzed is automatically adjusted. To do.
更に、本発明のシステム解析装置において、選択できる前記データ連成計算方法が、時空間の主要モードや、又は、設計ルールの設計メタ情報を利用することを特徴とするものである。
Furthermore, in the system analysis apparatus of the present invention, the data coupling calculation method that can be selected uses a spatio-temporal main mode or design meta information of a design rule.
Furthermore, in the system analysis apparatus of the present invention, the data coupling calculation method that can be selected uses a spatio-temporal main mode or design meta information of a design rule.
本発明によれば、異なるフィデリティを持った解析モデルの接続界面における計算データの受け渡しを、画一的な算術平均処理によって行うのではなく、組み合わせるフィデリティとデータ伝達の方向によって可変とすることができる。この他にも、空間分布や時間変動の主モードの情報のみを効率的に伝達させたり、設計ルールを活かした方法で情報を伝達させたりすることができる。このように多様な方法が選択できるようになることで、製品システム全体の連成解析の精度や速度を最適にチューニングすることができるようになる。また、少数の計算負荷の高い高フィデリティ解析結果を、多数の計算負荷の低い低フィデリティ解析に取り込んで用いることによって、計算負荷をあまり増やさないで低フィデリティモデルの解析精度を改善することができる。
According to the present invention, transfer of calculation data at the connection interface of analysis models having different fidelity can be made variable depending on the combined fidelity and the direction of data transmission, instead of performing a uniform arithmetic averaging process. . In addition to this, it is possible to efficiently transmit only the information of the main mode of the spatial distribution and time variation, or to transmit the information by a method utilizing the design rules. Since various methods can be selected in this way, the accuracy and speed of the coupled analysis of the entire product system can be optimally tuned. In addition, by incorporating and using a small number of high fidelity analysis results with a high calculation load in a large number of low fidelity analyzes with a low calculation load, the analysis accuracy of the low fidelity model can be improved without increasing the calculation load much.
また多数の高フィデリティ解析結果から、低フィデリティの解析モデルを構築することにより、設計計算に適した高速な計算モデルを作成することができる。
Also, by building a low fidelity analysis model from a number of high fidelity analysis results, a high-speed calculation model suitable for design calculation can be created.
このような解析モデルの拡充機能を備えることによって、システム解析装置の適用範囲や使い勝手が向上する。
By providing such an analysis model expansion function, the application range and usability of the system analysis device are improved.
By providing such an analysis model expansion function, the application range and usability of the system analysis device are improved.
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず図１を用いて本発明のマルチフィデリティ全体統合解析のコンセプトについて説明する。図１は、横軸に解析領域を、縦軸にその解析領域を対象とした場合のライブラリ中にある多様なフィデリティの解析モデル群を示している。例えば、解析領域αには、低フィデリティモデルとして、１次元解析モデルによるモデルベース解析が用意され、中フィデリティモデルとしては、３次元のメッシュベース定常解析モデルが用意され、高フィデリティモデルとしては、３次元のメッシュベース非定常解析モデルが用意される。その他にも２次元のメッシュベース定常、非定常解析モデルなどが考えられ、任意に用意されるものとする。解析領域βについても同様であり、解析領域やフィデリティの数がもっと多い場合でも同様である。
First, the concept of multi-fidelity overall integration analysis of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows various fidelity analysis model groups in the library when the analysis region is plotted on the horizontal axis and the analysis region is plotted on the vertical axis. For example, in the analysis region α, a model-based analysis based on a one-dimensional analysis model is prepared as a low fidelity model, a three-dimensional mesh-based steady analysis model is prepared as a medium fidelity model, and 3 A dimensional mesh-based transient analysis model is prepared. In addition, two-dimensional mesh-based stationary and non-stationary analysis models are conceivable and are arbitrarily prepared. The same applies to the analysis region β, even when the number of analysis regions and fidelity is larger.
製品システムの全体解析の目的に応じ、それぞれの解析領域ごとに準備されている解析モデルの中から、希望するフィデリティを持った解析モデルを選択し、互いに連成計算させることによって、全体解析を実現する。このように使用するフィデリティの選択や、モデル間の連成計算法に関する選択のメニューが用意されていることが本発明のシステム解析装置の最低限必要な基本要件であり、更に以下に述べるような特徴を有するものとする。
Depending on the purpose of the overall analysis of the product system, the analysis model with the desired fidelity is selected from the analysis models prepared for each analysis area, and the overall analysis is realized by performing mutual calculations. To do. The selection of the fidelity to be used as described above and the selection menu for the coupling calculation method between models are prepared, which is the minimum necessary basic requirement of the system analysis apparatus of the present invention. It shall have characteristics.
本発明での第一の特徴の構成は、モデル連携法の最適な選択である。前記モデル連携法とは、図1のモデル連携法100またはモデル連携法101に示されるように、異なる解析領域間の接続界面における計算データの受け渡し方法を規定するものである。例えばモデル連携法100は、解析領域αは低フィデリティモデルを選択し、解析領域βでは高フィデリティモデルを選択して、両者を連成計算させることを示している。一方でモデル連携法101は、解析領域αは低フィデリティモデルを選択し、解析領域βでは中フィデリティモデルを選択して、両者を連成計算させることを示している。このように接続するモデルは任意に選択できるが、接続する解析モデルのフィデリティの組合せと、計算データをどちらからどちらに受け渡すかの方向性に応じて、最適な受け渡し方がある。これらを自動または手動で選択できるようにすることを特徴とする。
The configuration of the first feature in the present invention is the optimal selection of the model cooperation method. The model cooperation method defines a method for transferring calculation data at a connection interface between different analysis regions, as shown in the model cooperation method 100 or the model cooperation method 101 in FIG. For example, the model cooperation method 100 indicates that a low fidelity model is selected in the analysis region α and a high fidelity model is selected in the analysis region β, and the two are coupled and calculated. On the other hand, the model cooperation method 101 indicates that the analysis region α selects the low fidelity model and the analysis region β selects the medium fidelity model, and the two are coupled. Although the model to be connected can be arbitrarily selected in this way, there is an optimal delivery method depending on the combination of the fidelity of the analysis model to be connected and the direction in which the calculation data is passed from which to which. These can be selected automatically or manually.
図２に、前記の最適な受け渡し方を規定したマトリクス表の一例を示す。本図は、解析モデルのフィデリティとして、定常１次元解析、非定常１次元解析、定常２次元解析、非定常２次元解析、定常３次元解析、非定常３次元解析を取り上げている。表の縦方向には連成データを送る側の解析モデルのフィデリティを並べ、横方向には連成データを受け取る側の解析モデルのフィデリティを並べている。接続する界面の両側にある解析モデルのフィデリティに該当する行と列を選択すると、両者が交わるセルに、データの渡し方が規定されている構成が開示されている。
FIG. 2 shows an example of a matrix table that defines the optimal delivery method. This figure takes up steady 1D analysis, unsteady 1D analysis, steady 2D analysis, unsteady 2D analysis, steady 3D analysis, and unsteady 3D analysis as fidelity of the analysis model. The vertical direction of the table shows the fidelity of the analysis model on the side that sends the coupled data, and the horizontal direction shows the fidelity of the analysis model on the side that receives the coupled data. When a row and a column corresponding to the fidelity of the analysis model on both sides of the interface to be connected are selected, a configuration is disclosed in which a data passing method is defined in a cell where both intersect.
例えば、非定常1次元解析モデルと、非定常３次元解析モデルを連成計算させる場合に、着目すべきセルは200およびセル201となる。非定常１次元解析モデルから、非定常３次元解析モデルにデータを渡す場合(200)は、時間変動効果は受け渡せるものの、１次元解析側の界面の１点の出力値を、３次元解析側の２次元の広がりを持つ界面上にマッピングしなければならない。この場合の最も基本的な処理は、前記1次元解析側の１点の出力値を、一様に、前記３次元解析側の２次元の界面に与えることである。
For example, when the unsteady one-dimensional analysis model and the unsteady three-dimensional analysis model are coupled and calculated, the cells to be noted are 200 and 201. When data is passed from an unsteady one-dimensional analysis model to an unsteady three-dimensional analysis model (200), the output value at one point of the interface on the one-dimensional analysis side can be transferred to the three-dimensional analysis side, although the time variation effect can be passed. Must be mapped onto a two-dimensional interface. The most basic processing in this case is to uniformly give an output value of one point on the one-dimensional analysis side to the two-dimensional interface on the three-dimensional analysis side.
ところが、前記３次元解析の界面において、既知のノウハウなどから、特定の空間分布を持つということがわかっていれば、それらの設計ルールを併用することで、単純に一様に固定値を与えるのではなく、ルールに従った分布情報に変換してマッピングすることも可能となる。このように、図２に示すような基本処理の他にも、設計ルール等の知見を生かしたデータ連成を行うことも本発明の対象とする。
However, if it is known from a known know-how at the interface of the three-dimensional analysis that it has a specific spatial distribution, a fixed value can be given simply and uniformly by using those design rules together. Instead, it is possible to perform mapping by converting to distribution information according to the rules. As described above, in addition to the basic processing as shown in FIG. 2, it is also an object of the present invention to perform data coupling utilizing the knowledge such as the design rule.
次に、逆方向のデータ受け渡し、即ち、非定常３次元解析モデルから、非定常１次元解析モデルにデータを受け渡す場合(201)、最も基本的な方法は、前記非定常３次元解析モデルの界面上の瞬時の物理量を、面積平均などの重み付け平均処理によってスカラー値化して、前記１次元解析モデル側に受け渡すことになる。
Next, when data is transferred in the reverse direction, that is, when data is transferred from the unsteady 3D analysis model to the unsteady 1D analysis model (201), the most basic method is to use the unsteady 3D analysis model. An instantaneous physical quantity on the interface is converted into a scalar value by weighted average processing such as area average and transferred to the one-dimensional analysis model side.
ところで、単純な重み付け平均値を渡すのではなく、より高度な受け渡し方として次のような方法が考えられる。即ち、前記非定常３次元解析の界面の変動をモード解析することによって、主要な変動モードを抽出し、それらの主要モードの情報だけを受け渡すという方式である。このような手法は特に周期的な現象の解析を行う時に有効であり、全解析データを受け渡す必要がないことから、解析規模の低減につながる。また特定の変動モードが製品システムに与える影響を、選択的に分析するような解析目的にも応用できるというメリットがある。このように、本発明ではモード解析や主成分分析といった情報縮約の手法を用いて、主要な時空間モードを抽出してデータを連成させる。
By the way, instead of passing a simple weighted average value, the following method can be considered as a more advanced delivery method. That is, it is a system in which main fluctuation modes are extracted by mode analysis of interface fluctuations in the unsteady three-dimensional analysis, and only information on these main modes is transferred. Such a method is particularly effective when analyzing periodic phenomena, and it is not necessary to transfer all analysis data, leading to a reduction in analysis scale. In addition, there is a merit that it can be applied to an analysis purpose for selectively analyzing the influence of a specific fluctuation mode on a product system. As described above, in the present invention, data is coupled by extracting main spatiotemporal modes using information reduction techniques such as mode analysis and principal component analysis.
以上、あるフィデリティモデルの組合せについて例として説明したが、図２のようなマトリクス表を用意しておくことで、任意の組み合わせとデータ伝達の方向に対して、データ連成手法を自動的に特定することができる。尚、図２のセル中に具体的に示した接続方法はあくまで一例であり、上述した設計ルールを適用した方法や、主要モードを伝達する方法など、この他の接続方法を割り当ててもよい。
As mentioned above, the combination of a certain fidelity model has been explained as an example. By preparing a matrix table as shown in Fig. 2, the data coupling method is automatically specified for any combination and direction of data transmission. can do. Note that the connection method specifically shown in the cell of FIG. 2 is merely an example, and other connection methods such as a method applying the above-described design rules and a method of transmitting the main mode may be assigned.
尚、接続する解析モデル間でフィデリティが同一の場合は（図２の表における左上から右下に向かう対角線上のセル）、界面の次元数は同一となるので、メッシュ間でデータを補間させてマッピングすればよい。
When the fidelity is the same between the connected analysis models (cells on the diagonal line from the upper left to the lower right in the table in FIG. 2), the number of dimensions of the interface is the same, so the data is interpolated between the meshes. Mapping should be done.
以上、本発明では、このように説明した第一の特徴を有することにより、連成解析の高精度化や多様化が達成される。
As described above, according to the present invention, high accuracy and diversification of the coupled analysis can be achieved by having the first feature described above.
As described above, according to the present invention, high accuracy and diversification of the coupled analysis can be achieved by having the first feature described above.
次に、本発明での第二の特徴の構成は、図１に示したモデル融合手法の選択102である。これは同一解析領域に設けられた異なるフィデリティを持つ複数の解析モデルを融合させる手続きについて述べたものである。本図では解析領域βの高フィデリティモデルと中フィデリティモデルを融合し、新たな一つの解析モデルを作成することを示している。
Next, the configuration of the second feature of the present invention is the model fusion method selection 102 shown in FIG. This is a procedure for fusing a plurality of analysis models having different fidelity provided in the same analysis area. This figure shows that a high fidelity model in the analysis region β and a medium fidelity model are merged to create a new analysis model.
一般に、高フィデリティ解析は計算精度が高いものの、計算負荷が高い。一方で、低フィデリティ解析は、計算負荷は軽いが、計算精度は低い。本発明では少数の高フィデリティ解析結果を、それよりもフィデリティの低い解析モデルに組み込むことによって、解析速度を悪化させないで、解析精度を上げる仕組みを、システム解析装置の特徴として組み込むというものである。この機能をモデル融合と呼ぶこととする。ここで、フィデリティが高い方のモデルデータは、必ずしも解析（シミュレーション）結果である必要はなく、計測データなどであっても実現可能である。
Generally, high fidelity analysis has high calculation accuracy but high calculation load. On the other hand, the low fidelity analysis has a low calculation load but a low calculation accuracy. In the present invention, a system that improves the analysis accuracy without degrading the analysis speed by incorporating a small number of high fidelity analysis results into an analysis model having a lower fidelity is incorporated as a feature of the system analysis apparatus. This function is called model fusion. Here, the model data with higher fidelity does not necessarily need to be an analysis (simulation) result, and can be realized even with measurement data.
前記のモデル融合の具体的な技術的手段としては、カルマンフィルタ、４次元変分法などがある。世の中で実現されている例として、図３に例示した気象シミュレーションの事例があり、黒丸で示される少数の地球上の実観測データ300を、気象用の流体解析301に取り込んで、解析結果が計測結果と一致するような融合シミュレーションを実施することで、気象予測精度を改善しているというものである。本発明は、具体的な実現技術を規定するものではなく、そのような融合技術を組み込んだシステム解析装置を提案するものである。本特徴を有することにより、既存の解析モデルライブラリにはない、中間フィデリティを持った解析モデルを新たに生み出すことができ、解析装置の汎用性や運用性を広げられる効果がある。
Specific technical means for model fusion include Kalman filter and four-dimensional variational method. As an example realized in the world, there is an example of the weather simulation illustrated in FIG. 3, and a small number of actual observation data 300 on the earth indicated by black circles are taken into the fluid analysis 301 for meteorology, and the analysis result is measured. It is said that the weather prediction accuracy is improved by carrying out a fusion simulation that matches the results. The present invention does not define a specific implementation technique, but proposes a system analysis apparatus incorporating such a fusion technique. By having this feature, it is possible to newly generate an analysis model having intermediate fidelity, which is not in the existing analysis model library, and there is an effect that the versatility and operability of the analysis apparatus can be expanded.
次に、本発明での第三の特徴の構成は、図１に示したモデルの緩和手法の選択103である。これは同一の解析領域において、高フィデリティ解析モデルから、より低いフィデリティの解析モデルを生みだす操作を示している。一般に、高フィデリティの解析は現象解明を得意とするが、計算時間がかかるために、ルーチンワークとしての設計用途には用いにくい。そこで、図４に例示するように、事前にパラメータを振った場合の何らかの応答値について、多数の高フィデリティ解析を実施して、その結果400をデータとして蓄積しておき、それを用いて高速計算が可能な低フィデリティ解析モデル401を構築し、計算を実施させるというものである。具体的な実現手段としては、応答曲面モデルやルックアップテーブルなどがあり、いずれも高フィデリティ解析結果を補間する近似モデルを作成することに相当する。
Next, the configuration of the third feature in the present invention is selection 103 of the model relaxation method shown in FIG. This shows an operation of generating a lower fidelity analysis model from a high fidelity analysis model in the same analysis area. In general, analysis of high fidelity is good at elucidating phenomena, but it is difficult to use for design as routine work because of the calculation time. Therefore, as illustrated in FIG. 4, a number of high fidelity analyzes are performed on some response value when parameters are set in advance, and the result 400 is stored as data, and is used for high-speed calculation. A low fidelity analysis model 401 capable of performing the calculation is constructed and the calculation is performed. Specific implementation means include a response surface model and a lookup table, all of which correspond to creating an approximate model that interpolates the high fidelity analysis results.
また、別のモデル緩和のアプローチとしては、詳細なメッシュを用いる高フィデリティ解析モデルの代わりに、メッシュ数を減らした解析モデルを作成して中フィデリティ解析モデルとして活用する手段も考えられる。
Also, as another model relaxation approach, instead of a high fidelity analysis model using a detailed mesh, a method of creating an analysis model with a reduced number of meshes and utilizing it as a medium fidelity analysis model may be considered.
以上のようなフィデリティ緩和の機能を備えることによって、高フィデリティ解析結果に基づく低フィデリティ解析モデルを構築することが可能になるので、製品システム全体の解析速度を改善して設計適用が可能となる。また、既存の解析モデルライブラリを用いて、新たな低フィデリティモデルを創生できるようになるので、解析装置の汎用性や運用性を広げられる効果がある。
By providing the fidelity mitigation function as described above, it becomes possible to construct a low fidelity analysis model based on the high fidelity analysis results, so that the analysis speed of the entire product system can be improved and the design can be applied. In addition, since a new low fidelity model can be created using the existing analysis model library, the versatility and operability of the analysis apparatus can be expanded.
尚、以上説明した本発明の実施例の記述において、フィデリティの高い低いはあくまで相対的なものであり、絶対的な定義があるものではない。
In the description of the embodiments of the present invention described above, high and low fidelity are only relative, and there is no absolute definition.
図５は、本発明のシステム解析装置のグラフィカルユーザーインターフェース装置500が備えるメニュー表示例を示したものである。
FIG. 5 shows a menu display example provided in the graphical user interface device 500 of the system analysis device of the present invention.
解析領域のリスト503と、解析領域間の接続界面のリスト504を表示する解析条件設定画面501と、具体的な解析モデルのビューアー502から構成されている。解析領域ごとに詳細設定メニュー505が用意されており、どのフィデリティのモデルを選択するかを示すメニュー506と、選択したフィデリティ毎に設定すべきその他のオプション設定項目507が提示される。例えば、フィデリティとして非定常解析モデルを選ぶと定常解析モデルの選択時にはない時間積分法に関するオプションを指定する項目が表示される。同様に接続界面のリスト504についても、界面でのデータ連成を指定する方法の選択や、オプション項目の指定ができるようになっているとする。
<Analysis area list 503, an analysis condition setting screen 501 for displaying a list 504 of connection interfaces between analysis areas, and a viewer 502 for a specific analysis model. A detailed setting menu 505 is prepared for each analysis area, and a menu 506 indicating which fidelity model is selected and other option setting items 507 to be set for each selected fidelity are presented. For example, when an unsteady analysis model is selected as the fidelity, an item for specifying an option related to the time integration method that is not present when the steady analysis model is selected is displayed. Similarly, for the connection interface list 504, it is assumed that a method for specifying data coupling at an interface can be selected and an option item can be specified.
前記のメニューは本実施例の基本構成と第一の特徴の構成に関するメニュー構成を示しているが、前述した第二の特徴の構成、第三の特徴の構成についても、同様にユーザーインターフェースを通じて、選択とオプション項目の設定ができるとする。図5の表示例はあくまで一例であり、特に本画面イメージに限定するものではない。また解析モデルのビューアー502の部分が、ブロック線図でも可能である。
The above menu shows the menu configuration related to the basic configuration and the first feature configuration of the present embodiment, but the configuration of the second feature and the configuration of the third feature described above are similarly passed through the user interface. Suppose you can select and set optional items. The display example in FIG. 5 is merely an example, and is not particularly limited to this screen image. Further, theviewer 502 portion of the analysis model can also be a block diagram.
The above menu shows the menu configuration related to the basic configuration and the first feature configuration of the present embodiment, but the configuration of the second feature and the configuration of the third feature described above are similarly passed through the user interface. Suppose you can select and set optional items. The display example in FIG. 5 is merely an example, and is not particularly limited to this screen image. Further, the
図６に、本発明の実施例２を示す。前述の実施例１では、解析領域別に複数のフィデリティモデルが用意されていたが、本実施例では、フィデリティごとに対象とする解析領域の範囲が変化するようなシステム構成を示している。即ち、図６の実施例では、低フィデリティ解析モデル600は、解析領域A、B、Cの全てを対象に一つのモデルとして表現されているが、中フィデリティ解析モデル601、602は、それぞれ解析領域A、解析領域B＋Cに対してモデル化がなされている。高フィデリティ解析モデルは、解析領域ごとに高フィデリティ解析モデル603、604、605として個別に構築されている。
FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention. In the first embodiment described above, a plurality of fidelity models are prepared for each analysis region. However, in this embodiment, a system configuration is shown in which the range of the target analysis region changes for each fidelity. That is, in the embodiment of FIG. 6, the low fidelity analysis model 600 is expressed as one model for all of the analysis areas A, B, and C, but the medium fidelity analysis models 601 and 602 are the analysis areas, respectively. Modeled for A, analysis area B + C. The high fidelity analysis model is individually constructed as the high fidelity analysis models 603, 604, and 605 for each analysis region.
本実施例においては、特定の解析領域を選択し、そこから解析で用いたいフィデリティを選択すると、自動的に対象とする解析領域の範囲が変更されるような解析システムとなる。但し、本実施例においても、実施例１に示した第一～第三の特徴の構成や、解析条件の設定操作・メニュー構成は同様なものを用いることが可能である。
In the present embodiment, when a specific analysis region is selected and a fidelity to be used in the analysis is selected from the specific analysis region, the analysis system is configured such that the range of the target analysis region is automatically changed. However, also in the present embodiment, it is possible to use the same configurations as the first to third features shown in the first embodiment and the setting operation / menu configuration of analysis conditions.
以上、実施例１、２を用いて、マルチフィデリティ全体統合解析のコンセプトに基づくシステム解析装置について説明した。本発明における解析モデルのライブラリは、同一の計算機プラットフォーム上にあるスタンドアローンのシステム上に存在する必要はなく、例えばクラウドコンピューティングのようにインターネット上に分散配置された構成でも実施可能である。
The system analysis apparatus based on the concept of multi-fidelity overall integration analysis has been described above using the first and second embodiments. The analysis model library according to the present invention does not have to exist on a stand-alone system on the same computer platform, and can be implemented in a configuration in which the library is distributed on the Internet, such as cloud computing.
The system analysis apparatus based on the concept of multi-fidelity overall integration analysis has been described above using the first and second embodiments. The analysis model library according to the present invention does not have to exist on a stand-alone system on the same computer platform, and can be implemented in a configuration in which the library is distributed on the Internet, such as cloud computing.
１００…モデル連携手法その１、１０１…モデル連携手法その２、１０２…モデル融合手法、１０３…モデル緩和手法、２００…非定常1次元解析から非定常３次元解析にデータを受け渡す場合のモデル連携方法、２０１…非定常３次元解析から非定常１次元解析に受け渡す場合のモデル連携方法、３００…気象データの実計測点、３０１…気象向け流体解析、４００…解析データ、４０１…応答曲面モデル、５００…システム解析装置のユーザーインターフェース、５０１…解析条件設定画面、５０２…解析モデルのビューアー、５０３…解析領域のリスト、５０４…接続界面のリスト、５０５…詳細設定メニュー、５０６…フィデリティ選択メニュー、５０７…フィデリティ別オプション項目設定メニュー、６００…低フィデリティモデル、６０１…中フィデリティモデルその１、６０２…中フィデリティモデルその２、６０３…高フィデリティモデルその１、６０４…高フィデリティモデルその２、６０５…高フィデリティモデルその３
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Model cooperation method No. 1, 101 ... Model cooperation method No. 2, 102 ... Model fusion method, 103 ... Model relaxation method, 200 ... Model cooperation in the case of transferring data from non-stationary one-dimensional analysis to non-stationary three-dimensional analysis Method 201: Model linkage method when passing from unsteady 3D analysis to unsteady 1D analysis, 300 ... Actual measurement point of weather data, 301 ... Fluid analysis for weather, 400 ... Analysis data, 401 ... Response surface model , 500 ... User interface of system analysis apparatus, 501 ... Analysis condition setting screen, 502 ... Analysis model viewer, 503 ... Analysis area list, 504 ... Connection interface list, 505 ... Detailed setting menu, 506 ... Fidelity selection menu, 507 ... Option item setting menu by fidelity, 600 ... Low fidelity model , 601 ... medium fidelity model 1, 602 ... medium fidelity model 2, 603 ... high fidelity model 1, 604 ... high fidelity model 2, 605 ... high fidelity model 3
Claims (5)
- 解析領域ごとに、複数の異なるフィデリティを有する解析モデルが用意され、前記解析モデルと、前記解析モデル間の界面におけるデータ連成計算方法を、メニューによってそれぞれ選択して、連成解析を実行するシステム解析装置において、
前記解析モデル間の界面のデータ連成計算方法は、互いに接続される解析モデルのフィデリティの組合せとデータ伝達の方向に応じて、切り替えられることを特徴とするシステム解析装置。
A system in which analysis models having a plurality of different fidelities are prepared for each analysis region, and the analysis model and a data coupling calculation method at the interface between the analysis models are respectively selected from a menu and a coupled analysis is executed. In the analysis device,
A system analysis apparatus characterized in that the interface data coupling calculation method between the analysis models is switched according to the combination of fidelity of analysis models connected to each other and the direction of data transmission.
- 解析領域ごとに、複数の異なるフィデリティを有する解析モデルが用意され、前記解析モデルと、前記解析モデル間の界面におけるデータ連成計算方法を、メニューによってそれぞれ選択して、連成解析を実行するシステム解析装置において、
同一の解析領域に対する複数の異なるフィデリティの解析モデルを、互いに融合させることによって新しい解析モデルを生みだす機能を備えたことを特徴とするシステム解析装置。
A system in which analysis models having a plurality of different fidelities are prepared for each analysis region, and the analysis model and a data coupling calculation method at the interface between the analysis models are respectively selected from a menu and a coupled analysis is executed. In the analysis device,
A system analysis device characterized by having a function of generating a new analysis model by fusing together analysis models of different fidelity for the same analysis area.
- 解析領域ごとに、複数の異なるフィデリティを有する解析モデルが用意され、前記解析モデルと、前記解析モデル間の界面におけるデータ連成計算方法を、メニューによってそれぞれ選択して、連成解析を実行するシステム解析装置において、
同一の解析領域で、高いフィデリティの解析結果から、より低いフィデリティの解析モデルを生みだす機能を備えたことを特徴とするシステム解析装置。
A system in which analysis models having a plurality of different fidelities are prepared for each analysis region, and the analysis model and a data coupling calculation method at the interface between the analysis models are respectively selected from a menu and a coupled analysis is executed. In the analysis device,
A system analysis device characterized by having a function to generate a lower fidelity analysis model from a high fidelity analysis result in the same analysis area.
- 請求項１から３のうちの1つのシステム解析装置において、
前記解析領域は、フィデリティごとに異なる範囲を有し、解析したいフィデリティを選択すると、自動的に解析対象となる解析領域の範囲が調整されることを特徴とするシステム解析装置。
In one system analysis device of Claims 1-3,
The analysis area has a different range for each fidelity, and when a fidelity to be analyzed is selected, the range of the analysis area to be analyzed is automatically adjusted.
- 請求項１から３のうちの1つのシステム解析装置において、
選択できる前記データ連成計算方法が、時空間の主要モードや、又は、設計ルールの設計メタ情報を利用することを特徴とするシステム解析装置。 In one system analysis device of Claims 1-3,
A system analysis apparatus, wherein the data coupling calculation method that can be selected uses a spatio-temporal main mode or design meta information of a design rule.
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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| WO (1) | WO2015037296A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2018030030A1 (en) * | 2016-08-08 | 2019-04-25 | 株式会社日立製作所 | Whole integrated analysis model support device |
| US11132616B2 (en) | 2016-09-20 | 2021-09-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Characteristic value estimation device and characteristic value estimation method |
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-
2014
- 2014-06-13 WO PCT/JP2014/065672 patent/WO2015037296A1/en active Application Filing
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