JPH0763643A - Analyzing apparatus for fluid - Google Patents
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- JPH0763643A JPH0763643A JP21369493A JP21369493A JPH0763643A JP H0763643 A JPH0763643 A JP H0763643A JP 21369493 A JP21369493 A JP 21369493A JP 21369493 A JP21369493 A JP 21369493A JP H0763643 A JPH0763643 A JP H0763643A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は計算機シミュレーション
システムにおける流体解析装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fluid analysis device in a computer simulation system.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、コンピュータ性能が飛躍的に向上
してきたことにより、複雑な境界を有する大規模な空間
に生成した複数の計算格子を用いて、物理保存則に基づ
く偏微分方程式群を解析空間に生成した計算格子に対す
る差分方程式に置き換え反復計算により数値的に流れ場
を解く計算機シミュレーションシステムが広く利用され
つつある。そして、その計算法も多くの研究者により研
究されつつあり、その研究課題の一つとして、航空機周
りの圧縮性流体流れにおける衝撃波の高精度な計算を目
的に、流体の流動様式に合わせ計算格子の分布粗さを自
動制御する格子制御技術が考案されており、一般的には
解適合格子法と呼ばれている。2. Description of the Related Art In recent years, due to the dramatic improvement in computer performance, a group of partial differential equations based on the law of physical conservation is analyzed using a plurality of computational grids generated in a large-scale space having complicated boundaries. Computer simulation systems that numerically solve the flow field by iterative calculation by substituting the differential equation for the computational grid generated in space are being widely used. A number of researchers are also studying the calculation method, and one of the research subjects is to calculate the shock wave in the compressible fluid flow around the aircraft with high accuracy and to match the flow pattern of the fluid. A grid control technique for automatically controlling the distribution roughness of has been devised, and is generally called a solution adaptive grid method.
【０００３】以下、図面を参照しながら上述した従来の
解適合格子法の一例について説明する。例えば、ＡＩＡ
Ａ８５−１５２５ Ｐ．３４０〜３５０に示されている
様な解適合格子法がある。An example of the conventional solution adaptive grid method described above will be described below with reference to the drawings. For example, AIA
A85-1525 P. There is a solution adaptive grid method as shown in 340-350.
【０００４】図８は従来の解適合格子法を適用した流体
解析装置の計算フローを示すもので、１は物理量計算
部、２は格子制御判定部、３は荷重係数処理部、４は格
子再配置部、５は物理量補間部、６は収束判定部を示し
ている。FIG. 8 shows a calculation flow of a fluid analysis apparatus to which a conventional solution adaptive grid method is applied. Reference numeral 1 is a physical quantity calculation unit, 2 is a grid control determination unit, 3 is a weight coefficient processing unit, and 4 is a grid reconstruction unit. The arranging unit, 5 is a physical quantity interpolating unit, and 6 is a convergence determining unit.
【０００５】以上のように構成された流体解析装置にお
いて、以下その動作を説明する。図８において、まず物
理量計算部１にて流体の流速等に代表される物理量を反
復計算するために、あらかじめ（数１）により一般座標
系に変換された計算格子が解析空間に配置されている。The operation of the fluid analyzing apparatus configured as described above will be described below. In FIG. 8, first, in order to repeatedly calculate a physical quantity represented by a fluid flow velocity or the like in the physical quantity calculation unit 1, a calculation grid converted into a general coordinate system in advance by (Equation 1) is arranged in the analysis space. .
【０００６】[0006]
【数１】 [Equation 1]
【０００７】そして、物理量計算部１にて適当な回数反
復計算を繰り返し、格子制御判定部２においてあらかじ
め定めた反復回数判定値と反復計算回数が一致したとき
に計算格子の自動制御を実施する。格子の自動制御を行
うには、まず荷重係数処理部３にて（数２）に基づき反
復計算にて格子の滑らかさと直交性とを制御しつつ各座
標軸方向の荷重係数を計算する。Then, the physical quantity calculation unit 1 repeats an appropriate number of iterations, and the grid control determination unit 2 automatically controls the calculation grid when the predetermined iteration count determination value and the number of iterations match. In order to automatically control the grid, the load coefficient processing unit 3 first calculates the load coefficient in each coordinate axis direction while controlling the smoothness and orthogonality of the grid by iterative calculation based on (Equation 2).
【０００８】[0008]
【数２】 [Equation 2]
【０００９】なお、式中のＷは荷重係数を、ｆは物理量
を、△ｘは格子間隔を、（ｎ）は反復回数を、ｉ及びｊ
は格子番号を示している。そして、格子再配置部５にお
いて荷重係数に基づき（数３）を用い各座標軸方向の格
子間隔を計算し格子を再配置する。In the equation, W is a weighting coefficient, f is a physical quantity, Δx is a lattice spacing, (n) is the number of iterations, and i and j.
Indicates the grid number. Then, the lattice rearrangement unit 5 calculates the lattice spacing in each coordinate axis direction based on the weighting factor using (Equation 3), and rearranges the lattice.
【００１０】[0010]
【数３】 [Equation 3]
【００１１】なお、式中のＬは格子の長さを示す。その
後、何らかの方法により新しく配置した格子に物理量を
補間し、再び物理量計算部１に復帰し物理量の計算を続
行する。なお、物理量計算部１での反復計算が収束判定
部６にて収束したと判断されるまでに上述の格子制御を
複数回繰り返す。L in the equation represents the length of the lattice. After that, the physical quantity is interpolated in the newly arranged grid by some method, and the physical quantity calculation unit 1 is returned to again to continue the calculation of the physical quantity. The lattice control described above is repeated a plurality of times until the convergence determination unit 6 determines that the iterative calculation in the physical quantity calculation unit 1 has converged.
【００１２】なお、実際には数値解析を実行するための
種々の構成要素を必要とするが、本発明の主眼ではない
ので省略する。Although various components are actually required for executing the numerical analysis, they are omitted because they are not the main purpose of the present invention.
【００１３】[0013]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の様
な方法では、荷重係数を計算するために複雑な方程式を
反復計算にて解く必要があり、格子制御を行う度に物理
量計算部における物理量計算に必要な計算時間と同程度
の格子制御時間が必要となる。また、収束した物理量の
解を得るまでには複数回格子制御を行わないとその効果
が発揮されない。そのため、格子制御の効果を十分発揮
するには、物理量の計算のみの場合と比較し数倍の計算
時間が必要となり、計算時間の面からすると実用性に欠
ける。However, in the method as described above, it is necessary to solve a complicated equation by iterative calculation in order to calculate the load coefficient, and the physical quantity calculation in the physical quantity calculation unit is performed every time grid control is performed. Lattice control time as much as the required calculation time is required. Moreover, the effect is not exhibited unless the lattice control is performed a plurality of times until the solution of the converged physical quantity is obtained. Therefore, in order to fully exert the effect of the lattice control, it requires several times as much calculation time as in the case of only calculating the physical quantity, which is not practical in terms of calculation time.
【００１４】また、解適合格子法は圧縮性流れにて発生
する衝撃波の計算といった特殊な流れ場を対象として研
究されてきたため、一般座標系における格子の制御法は
考案されているものの室内環境解析等で用いるカーテシ
アン座標系における格子制御法は研究されていない。Since the solution adaptive grid method has been studied for a special flow field such as calculation of a shock wave generated in a compressible flow, a grid control method in a general coordinate system has been devised, but an indoor environment analysis is performed. The lattice control method in the Cartesian coordinate system used in, etc. has not been studied.
【００１５】さらに、単一物体周りの格子制御法につい
てのみ考案されており、複数個の個体領域を含む解析空
間での格子制御法は考案されていない。Further, only a grid control method around a single object has been devised, and a grid control method in an analysis space including a plurality of solid regions has not been devised.
【００１６】さらに、物理量補間は手法の選択で格子制
御前後での物理量計算の連続性に大きく影響すると考え
られるがその手法に対しては一切述べられていない。Further, the physical quantity interpolation is considered to have a great influence on the continuity of the physical quantity calculation before and after the grid control by the selection of the method, but the method is not described at all.
【００１７】さらに、物理量計算の処理と格子制御処理
だけでは、汎用化された流体解析装置として見た場合に
は非常に使い勝手が悪く、例えば非定常計算を行った場
合にある時間段階での流速分布を確認しようとすると、
各格子制御段階での格子と物理量とのマッチングに注意
を払う必要があり、各時間段階での物理量を異なった段
階での格子に基づき評価してしまうといった誤操作を招
く可能性がある。Further, the physical quantity calculation process and the grid control process are very inconvenient when viewed as a general-purpose fluid analysis device. For example, when performing unsteady calculation, the flow velocity at a certain time stage. When I try to check the distribution,
It is necessary to pay attention to the matching between the grid and the physical quantity at each grid control step, which may cause an erroneous operation such that the physical quantity at each time step is evaluated based on the grid at a different step.
【００１８】さらに、物理量計算の処理と格子制御処理
だけでは、汎用化された流体解析装置として見た場合に
は非常に使い勝手が悪く、例えば計算を一時的に中断す
るような場合には、前回の計算時における物理量及び制
御格子の情報を有効に活用するための手段を設けていな
いと、非常に計算効率が悪くなる。Further, the physical quantity calculation process and the lattice control process are very inconvenient when viewed as a general-purpose fluid analysis device. For example, when the calculation is temporarily interrupted, If the means for effectively utilizing the information of the physical quantity and the control grid at the time of calculation of is not provided, the calculation efficiency becomes very poor.
【００１９】本発明は上記問題点に鑑み、カーテシアン
座標系における実用的な格子制御法を考案することを第
一の目的とする。In view of the above problems, it is a first object of the present invention to devise a practical grid control method in the Cartesian coordinate system.
【００２０】第２の目的は、格子制御の核となる荷重係
数の計算法を考案し、本発明の格子制御法をより実用的
かつ効果的なものにすることにある。A second object is to devise a method of calculating a weighting factor, which is the core of grid control, and to make the grid control method of the present invention more practical and effective.
【００２１】第３の目的は、カーテシアン座標系におけ
る解析空間に複数個の固体領域が存在する場合の格子制
御を実現することにある。A third object is to realize grid control when a plurality of solid regions exist in the analysis space in the Cartesian coordinate system.
【００２２】第４の目的は、制御前後の格子配置移動量
があらかじめ定めた格子配置移動量判定値よりも小さい
場合には、格子制御を行わず物理量計算を続行すること
により、物理量計算の収束性を維持し計算時間の増大を
防止することにある。A fourth object is to converge the physical quantity calculation by continuing the physical quantity calculation without performing the grid control when the grid arrangement movement amount before and after the control is smaller than the predetermined grid arrangement movement amount judgment value. To maintain the property and prevent the increase of calculation time.
【００２３】第５の目的は、適切な物理量の補間法を考
案することにより、格子制御前後での物理量計算の連続
性を確保し計算の収束性悪化を防止することにある。A fifth object is to ensure continuity of physical quantity calculation before and after grid control and prevent deterioration of convergence of calculation by devising an appropriate physical quantity interpolation method.
【００２４】第６の目的は、格子制御時に用いる物理量
補間法を適用し初期格子に物理量を補間した後に各物理
量を計算機の補助記憶装置に出力することにより、計算
結果評価時における格子と物理量のマッチングミスを防
止し、流体解析装置における格子制御機能の使い勝手を
向上させることにある。A sixth object is to apply the physical quantity interpolation method used at the time of grid control, interpolate the physical quantity to the initial grid, and then output each physical quantity to the auxiliary storage device of the computer so that the grid and the physical quantity at the time of evaluation of the calculation result are calculated. It is to prevent matching mistakes and improve the usability of the grid control function in the fluid analysis device.
【００２５】第７の目的は、一時中断していた流れ場の
計算を再開する際に、あらかじめ計算機の補助記憶装置
に格納しておいた前回の制御格子へ物理量を補間した後
にその制御格子に基づき計算を再開することにより、そ
れ以前の計算での物理量及び格子制御の情報を有効に活
用することにある。A seventh object is that, when resuming the calculation of the flow field which has been suspended, the physical quantity is interpolated to the previous control grid previously stored in the auxiliary storage device of the computer, and then the control grid is stored in the control grid. By restarting the calculation based on this, the information of the physical quantity and the lattice control in the previous calculation is effectively used.
【００２６】[0026]
【課題を解決するための手段】第１の目的を達成するた
めに本発明の流体解析装置は、物理学的保存則に基づく
偏微分方程式群をカーテシアン座標系にて解析空間に配
置した計算格子群に対する差分方程式に置き換え反復計
算にて流れ場の解を得る物理量計算部と、前記物理量計
算部における反復計算が収束したか否かを判定する収束
判定部と、前記物理量計算部における反復計算回数があ
らかじめ定めた複数個の反復回数判定値と一致するか否
かにより格子の制御を行うか否かを判断する格子制御判
定部と、各座標軸方向の物理量勾配を基に格子制御量の
基本となる荷重係数を算出する荷重係数計算部と、隣接
格子間隔比及び各座標軸方向の格子間隔のアスペクト比
に基づき前記荷重係数より算出される格子間隔を修正す
る格子配置計算部と、前記格子配置計算部により修正さ
れた前記格子間隔に基づき格子の再配置を行う格子再配
置部と、計算している各物理量に対し制御前の格子配置
から制御後の格子配置への格子移動量に相当する補間を
行う物理量補間部とを備え、前記格子配置計算部におい
て、前記隣接格子間隔比及び前記アスペクト比に対する
条件式を代数的に解くことにより前記格子間隔を修正す
ることを特徴とした構成を有している。 さらに第２の
目的を達成するために本発明の流体解析装置は、荷重係
数計算部において、各格子での各座標軸方向の物理量勾
配を算出し、各座標軸に対し垂直な平面に含まれる単位
格子群に垂直な方向の物理量勾配の最大値に基づき、前
記平面に垂直な座標軸方向の前記単位格子群の荷重係数
を算出することを特徴とした構成を有している。In order to achieve the first object, a fluid analysis device of the present invention is a calculation grid in which a group of partial differential equations based on the law of physical conservation is arranged in an analysis space in a Cartesian coordinate system. A physical quantity calculation unit that replaces the difference equation for the group to obtain a solution of the flow field by iterative calculation, a convergence determination unit that determines whether or not the iterative calculation in the physical quantity calculation unit has converged, and the number of iteration calculation times in the physical quantity calculation unit. Is a grid control determination unit that determines whether or not to control the grid depending on whether or not it matches a plurality of predetermined iteration count determination values, and the basis of the grid control amount based on the physical quantity gradient in each coordinate axis direction. And a grid arrangement calculation unit that corrects the grid spacing calculated from the load coefficient based on the adjacent grid spacing ratio and the aspect ratio of the grid spacing in each coordinate axis direction. A grid relocation unit that relocates the grid based on the grid spacing modified by the grid layout calculation unit, and a grid movement from the grid layout before control to the grid layout after control for each physical quantity being calculated. A physical quantity interpolating unit that performs interpolation corresponding to the amount, wherein the lattice arrangement calculating unit corrects the lattice spacing by algebraically solving conditional expressions for the adjacent lattice spacing ratio and the aspect ratio. It has a configuration. Further, in order to achieve the second object, in the fluid analysis device of the present invention, the load coefficient calculation unit calculates the physical quantity gradient in each coordinate axis direction in each grid, and the unit grid included in a plane perpendicular to each coordinate axis. Based on the maximum value of the physical quantity gradient in the direction perpendicular to the group, the load coefficient of the unit lattice group in the coordinate axis direction perpendicular to the plane is calculated.
【００２７】さらに第３の目的を達成するために本発明
の流体解析装置は、荷重係数計算部において固体領域と
流体領域との境界面或いは計算領域の外側境界面との間
に挟まれる空間を単位格子制御空間とし前記各単位格子
制御空間毎に荷重係数を算出し、格子配置計算部におい
て前記各単位格子制御空間の接合面での隣接格子間隔比
の調整を行うことを特徴とした構成を有している。In order to achieve the third object, the fluid analysis device of the present invention provides a space sandwiched between the boundary surface between the solid area and the fluid area or the outer boundary surface of the calculation area in the load coefficient calculation unit. As a unit lattice control space, a weighting factor is calculated for each of the unit lattice control spaces, and a lattice arrangement calculation unit adjusts an adjacent lattice spacing ratio at a joint surface of each unit lattice control space. Have
【００２８】さらに第４の目的を達成するために本発明
の流体解析装置は、格子再配置部において、格子配置判
定部を設け格子制御前の格子配置から格子配置計算部に
より得られた格子配置への格子移動量があらかじめ定め
た格子移動量判定値よりも小さいときには前記格子配置
判定部以降の前記格子再配置部及び物理量補間部におけ
る処理をスキップし物理量計算部に復帰し反復計算を続
行することを特徴とした構成を有している。Further, in order to achieve the fourth object, the fluid analysis device of the present invention is such that the grid relocation unit is provided with a grid placement determination unit and the grid placement obtained from the grid placement before grid control by the grid placement calculation unit. When the amount of grid movement to the grid is smaller than a predetermined grid movement amount determination value, the processes in the grid rearrangement unit and the physical quantity interpolation unit after the grid arrangement determination unit are skipped and the physical quantity calculation unit is returned to continue the iterative calculation. It has a configuration characterized in that.
【００２９】さらに第５の目的を達成するために本発明
の流体解析装置は、物理量補間部において、各格子に対
し有限体積を仮定し、制御後の各格子体積中に占める制
御前の格子体積比率により各物理量の補間量を算出する
ことを特徴とした構成を有している。Further, in order to achieve the fifth object, in the fluid analysis device of the present invention, a finite volume is assumed for each grid in the physical quantity interpolating unit, and the grid volume before control occupies in each grid volume after control. The configuration is characterized in that the interpolation amount of each physical quantity is calculated by the ratio.
【００３０】さらに第６の目的を達成するために本発明
の流体解析装置は、物理量を計算機の補助記憶装置に格
納する際に、物理量補間部において制御後の格子配置状
態から計算初期の格子配置状態に物理量を補間すること
を特徴とした構成を有している。Further, in order to achieve the sixth object, the fluid analysis device of the present invention stores the physical quantity in the auxiliary storage device of the computer from the grid arrangement state after the control in the physical quantity interpolating unit to the grid arrangement at the initial stage of calculation. It has a configuration characterized by interpolating a physical quantity into a state.
【００３１】さらに第７の目的を達成するために本発明
の流体解析装置は、一時的に計算を中断していた状態か
ら計算機の補助記憶装置内部に格納されている物理量を
基に改めて計算を再開する際に、物理量補間部において
計算初期の格子配置からあらかじめ前記補助記憶装置に
格納しておいた前回の計算時における最終制御状態の格
子配置へ前記物理量を補間した後に、前記最終制御状態
の格子配置に基づき物理量計算部における処理を行うこ
とを特徴とした構成を有している。Further, in order to achieve the seventh object, the fluid analysis apparatus of the present invention performs a new calculation based on the physical quantity stored in the auxiliary storage device of the computer from the state where the calculation is temporarily suspended. When resuming, after interpolating the physical quantity from the grid layout at the initial calculation to the grid layout of the final control state at the time of the previous calculation stored in the auxiliary storage device in advance in the physical quantity interpolating unit, The configuration is characterized in that the processing in the physical quantity calculation unit is performed based on the lattice arrangement.
【００３２】[0032]
【作用】第１の目的を達成するための構成により、まず
既存の格子を基に荷重係数を計算し、その後隣接格子間
隔比及び格子間隔のアスペクト比に対する条件式を代数
的に解き荷重係数または格子間隔を修正することによ
り、カーテシアン座標系における格子配置を短時間に計
算することが出来る。With the configuration for achieving the first object, the load coefficient is first calculated based on the existing grid, and then the conditional expressions for the adjacent grid spacing ratio and the aspect ratio of the grid spacing are algebraically solved to obtain the load coefficient or By correcting the lattice spacing, the lattice arrangement in the Cartesian coordinate system can be calculated in a short time.
【００３３】さらに第２の目的を達成するための構成に
より、各座標軸方向の荷重係数を効果的にかつ経済的に
算出することが出来る。Further, with the configuration for achieving the second object, the load coefficient in each coordinate axis direction can be calculated effectively and economically.
【００３４】さらに第３の目的を達成するための構成に
より、解析領域内に存在する固体境界を表現している格
子を移動させることなく制御可能な格子のみ移動させる
ことが可能となり、固体領域の数に無関係に経済的に格
子制御を行うことが出来る。Further, with the configuration for achieving the third object, it becomes possible to move only the controllable grid without moving the grid expressing the solid boundary existing in the analysis area. Lattice control can be performed economically regardless of the number.
【００３５】さらに第４の目的を達成するための構成に
より、格子を制御する前後での格子配置移動量があらか
じめ定めた格子配置移動量判定値よりも小さい場合に
は、格子制御を行わず物理量計算を続行することによ
り、物理量計算の収束性を維持し計算時間の増大を防止
することが出来る。Further, according to the structure for achieving the fourth object, when the lattice arrangement movement amount before and after controlling the lattice is smaller than the predetermined lattice arrangement movement amount judgment value, the lattice control is not performed and the physical quantity is not performed. By continuing the calculation, it is possible to maintain the convergence of the physical quantity calculation and prevent the calculation time from increasing.
【００３６】さらに第５の目的を達成するための構成に
より、格子制御前後での物理量計算の連続性を確保し計
算の収束性悪化を防止することが出来る。Further, with the configuration for achieving the fifth object, the continuity of the physical quantity calculation before and after the lattice control can be secured and the deterioration of the convergence of the calculation can be prevented.
【００３７】さらに第６の目的を達成するための構成に
より、格子制御時に用いる物理量補間法を適用し初期格
子に物理量を補間した後に物理量を計算機の補助記憶装
置に出力することにより、計算結果評価時における格子
と物理量のマッチングミスを防止し、流体解析装置にお
ける格子制御機能の使い勝手を向上させることが出来
る。With the configuration for achieving the sixth object, the physical quantity interpolation method used during grid control is applied, the physical quantity is interpolated in the initial grid, and then the physical quantity is output to the auxiliary storage device of the computer to evaluate the calculation result. It is possible to prevent matching errors between the lattice and the physical quantity at the time, and improve the usability of the lattice control function in the fluid analysis device.
【００３８】さらに第７の目的を達成するための構成に
より、一時中断していた流れ場の計算を再開する際に、
あらかじめ計算機の補助記憶装置に格納しておいた前回
の制御格子へ物理量を補間した後に制御格子に基づき計
算を再開することにより、それ以前の計算での物理量及
び格子制御の情報を有効に活用することが出来る。Further, with the configuration for achieving the seventh object, when resuming the calculation of the flow field which has been suspended,
By interpolating the physical quantity to the previous control grid stored in the auxiliary storage of the computer in advance and then restarting the calculation based on the control grid, the physical quantity and grid control information in the previous calculations can be effectively used. You can
【００３９】[0039]
【実施例】以下、第１から第７の発明におけるそれぞれ
の一実施例について図面を参照しながら説明する。な
お、説明の重複を避けるため、従来例と同一部分につい
ては同一符号を付して説明する。また、いずれの場合に
も、実際には数値解析を実行するための種々の構成要素
を必要とするが、本発明の主眼ではないので省略する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of each of the first to seventh inventions will be described below with reference to the drawings. In addition, in order to avoid duplication of description, the same parts as those of the conventional example are denoted by the same reference numerals. Further, in each case, various components for executing the numerical analysis are actually required, but they are omitted because they are not the main object of the present invention.
【００４０】図１は、第１の発明の一実施例における流
体解析装置の構成及びフローチャートを示している。図
１において、１は物理量計算部、２は格子制御判定部、
３ａは荷重係数計算部、３ｂは格子配置計算部、４は格
子再配置部、５は物理量補間部、６は収束判定部を示し
ている。FIG. 1 shows a configuration and a flow chart of a fluid analysis apparatus according to an embodiment of the first invention. In FIG. 1, 1 is a physical quantity calculation unit, 2 is a lattice control determination unit,
Reference numeral 3a is a weighting factor calculation unit, 3b is a lattice arrangement calculation unit, 4 is a lattice rearrangement unit, 5 is a physical quantity interpolation unit, and 6 is a convergence determination unit.
【００４１】以上のように構成された流体解析装置につ
いて、以下その動作を説明する。まず、物理量計算部１
において、物理学的保存則に基づく偏微分方程式群をカ
ーテシアン座標系にて解析空間に配置した計算格子群に
対する差分方程式に置き換え反復計算にて流速や温度等
の各物理量を計算する。なお、収束判定部６において反
復計算における各段階での解の差を示す残差ＲＳが、あ
らかじめ定めた収束判定値ＲＳＬＭＴよりも小さくなる
まで、物理量計算部１における反復計算を繰り返す。そ
して、格子制御判定部２においてあらかじめ定めた反復
回数判定値ＮＵＭと物理量計算部１における反復計算回
数ＩＳＴＥＰとが一致した場合には、格子制御を行い、
一致しない場合には格子制御をスキップし物理量計算部
１における反復計算を続行する。反復計算回数ＩＳＴＥ
Ｐが反復回数判定値ＮＵＭと一致すると、まず荷重係数
計算部３ａにおいて（数４）により格子制御の基本とな
る荷重係数Ｗを計算する。The operation of the fluid analysis device configured as described above will be described below. First, the physical quantity calculation unit 1
In, the physical equations such as flow velocity and temperature are calculated by iterative calculation by replacing the partial differential equation group based on the law of physical conservation with the difference equation for the calculation grid group arranged in the analysis space in the Cartesian coordinate system. The convergence determination unit 6 repeats the iterative calculation in the physical quantity calculation unit 1 until the residual RS indicating the difference in solution at each stage in the iterative calculation becomes smaller than a predetermined convergence determination value RSLMT. Then, when the predetermined number of iterations determination value NUM in the lattice control determination unit 2 and the number of iterations calculation ISTEP in the physical quantity calculation unit 1 match, lattice control is performed,
If they do not match, the grid control is skipped and the iterative calculation in the physical quantity calculation unit 1 is continued. Number of iteration calculation ISTE
When P coincides with the iteration count determination value NUM, the load coefficient calculation unit 3a first calculates the load coefficient W, which is the basis of the grid control, by (Equation 4).
【００４２】[0042]
【数４】 [Equation 4]
【００４３】なお、式中のｆは物理量計算部１において
計算中の物理量を、△ｘは格子間隔を、ｉ及びｊは各座
標軸方向の格子番号を示す。次に、格子配置計算部３ｂ
において、隣接格子間隔比及び各格子のアスペクト比に
従い、荷重係数Ｗ及び（数５）に基づき計算した格子間
隔を代数的に制御する。In the equation, f is the physical quantity being calculated in the physical quantity calculation unit 1, Δx is the grid spacing, and i and j are the grid numbers in each coordinate axis direction. Next, the lattice arrangement calculation unit 3b
In, the lattice spacing calculated based on the weighting factor W and (Equation 5) is algebraically controlled according to the adjacent lattice spacing ratio and the aspect ratio of each lattice.
【００４４】[0044]
【数５】 [Equation 5]
【００４５】ここで、隣接格子間隔比の制御には（数
６）、アスペクト比制御には（数７）に示す簡単な条件
式を用い、各条件式を満足するように荷重係数Ｗまたは
格子間隔△ｘを代数的に修正し、新しい格子間隔△ｘを
算出する。Here, a simple conditional expression shown in (Equation 7) is used to control the adjacent lattice spacing ratio, and a simple conditional expression shown in (Equation 7) is used to control the aspect ratio. The spacing Δx is modified algebraically to calculate a new lattice spacing Δx.
【００４６】[0046]
【数６】 [Equation 6]
【００４７】[0047]
【数７】 [Equation 7]
【００４８】これにより、物理量の計算時間と比較し無
視できる程度に格子制御時間を抑えることが出来、カー
テシアン座標系での実用的な格子制御を実現することが
できる。なお、（数６）中の２及び（数７）中の２５は
経験的に設定した隣接格子間隔比及びアスペクト比の各
制御値である。その後、格子再配置部４において、新し
い格子間隔△ｘに基づき格子を解析空間に再配置し、最
後に物理量補間部５において旧格子から新しい格子へ各
物理量を補間し物理量計算の連続性を確保した後、物理
量計算部１へ復帰する。As a result, the grid control time can be suppressed to a negligible level as compared with the physical quantity calculation time, and a practical grid control in the Cartesian coordinate system can be realized. Note that 2 in (Equation 6) and 25 in (Equation 7) are empirically set control values for the adjacent lattice spacing ratio and the aspect ratio. After that, the lattice rearrangement unit 4 rearranges the lattice in the analysis space based on the new lattice spacing Δx, and finally the physical quantity interpolating unit 5 interpolates each physical quantity from the old lattice to the new lattice to ensure continuity of physical quantity calculation. After that, the process returns to the physical quantity calculation unit 1.
【００４９】なお、本実施例では、荷重係数を算出する
ために（数４）にて使用する物理量について特に言及し
ていないが、使用する物理量は流速や圧力等を直接使用
しても良いし、各物理量の合成関数等を用いてもかまわ
ない。また、格子再配置部４の後に物理量補間部５を設
けたが、どちらが先であってもかまわない。また、（数
６）中の２及び（数７）中の２５は経験的なパラメータ
であり、任意に決定できる。In this embodiment, the physical quantity used in (Equation 4) for calculating the load coefficient is not particularly mentioned, but the physical quantity to be used may be the flow velocity or the pressure directly. Alternatively, a synthetic function or the like of each physical quantity may be used. Further, although the physical quantity interpolation unit 5 is provided after the lattice rearrangement unit 4, whichever comes first may be used. Further, 2 in (Equation 6) and 25 in (Equation 7) are empirical parameters and can be arbitrarily determined.
【００５０】次に、図２は第２の発明の一実施例におけ
る荷重係数計算法の説明図である。図２においてＷは荷
重係数、ｉはカーテシアン座標系におけるＸ方向の格子
番号、ｊはＹ方向の格子番号を示している。Next, FIG. 2 is an explanatory diagram of a load coefficient calculation method in an embodiment of the second invention. In FIG. 2, W is a load coefficient, i is a grid number in the X direction in the Cartesian coordinate system, and j is a grid number in the Y direction.
【００５１】以上のように構成された一実施例における
荷重係数計算法を、以下簡単のために２次元にて説明す
る。The method of calculating the weighting factor in one embodiment constructed as described above will be described in two dimensions for simplicity.
【００５２】荷重係数Ｗは各格子にて（数４）を用い各
座標軸方向の物理量勾配を基に計算するが、カーテシア
ン座標系ではｉ番目の格子線上に存在する（数８）の格
子群のＸ方向移動量は、一義的に決定されるため、荷重
係数Ｗはｉ番目の格子線上にある格子点群の代表値によ
り代表させることができる。The weighting factor W is calculated based on the physical quantity gradient in each coordinate axis direction using (Equation 4) in each lattice. In the Cartesian coordinate system, the lattice group of (Equation 8) existing on the i-th lattice line is calculated. Since the X-direction movement amount is uniquely determined, the load coefficient W can be represented by the representative value of the grid point group on the i-th grid line.
【００５３】[0053]
【数８】 [Equation 8]
【００５４】そこで（数９）により、荷重係数Ｗの最大
値を代表値とすることにより、ｉ番目の格子線上におけ
る最も激しい物理量勾配に基づき新しい格子間隔△ｘを
算出することができ、物理量の変化の激しい部分では格
子を集中させ、変化の緩やかな部分では格子を粗に配置
することができ各格子に物理量勾配を解析空間に平均的
に分布させることができ、物理量の解の高精度化を図る
ことが出来る。Therefore, by using the maximum value of the weighting factor W as a representative value according to (Equation 9), a new grid interval Δx can be calculated based on the most severe physical quantity gradient on the i-th grid line. The grid can be concentrated in the part where the change is drastic, and the grid can be arranged roughly in the part where the change is gentle, and the physical quantity gradient can be evenly distributed in the analysis space in each grid, improving the accuracy of the solution of the physical quantity. Can be planned.
【００５５】[0055]
【数９】 [Equation 9]
【００５６】なお、本実施例では、簡単のために２次元
にて説明したが、３次元においても本実施例をそのまま
拡張できる。Although the present embodiment has been described in two dimensions for simplification, the present embodiment can be expanded to three dimensions as it is.
【００５７】また、図３は第３の発明の一実施例におけ
る格子制御法の説明図である。図３においてＬ1、Ｌ2に
代表される実線或いは点線に囲まれた領域は固体域と流
体域との境界或いは解析領域の外側境界とから成る間隔
であり、格子制御の単位空間幅を示している。FIG. 3 is an explanatory diagram of the grid control method in the embodiment of the third invention. In FIG. 3, a region surrounded by a solid line or a dotted line represented by L 1 and L 2 is a space formed by the boundary between the solid region and the fluid region or the outer boundary of the analysis region, and indicates the unit space width of the grid control. ing.
【００５８】以上のように構成された一実施例における
格子制御法を、以下簡単のために２次元にて説明する。The lattice control method according to the embodiment having the above-described configuration will be described below in two dimensions for simplicity.
【００５９】第１の発明の一実施例等によりＬ1及びＬ2
等に示す単位空間毎に新しい格子間隔を計算した後に、
（数６）及び（数７）により各単位空間の境界線を挟む
隣接格子間隔等を再度修正することにより、カーテシア
ン座標系にて解析空間に複数個の固体領域が存在する場
合でも、固体境界を表す格子線を移動させることなく、
格子制御を行なうことが出来る。According to the embodiment of the first invention, L 1 and L 2
After calculating the new grid spacing for each unit space shown in
Even if there are a plurality of solid regions in the analysis space in the Cartesian coordinate system, the solid boundaries can be corrected by correcting again the adjacent lattice spacings that sandwich the boundary of each unit space by using (Equation 6) and (Equation 7). Without moving the grid line representing
Lattice control can be performed.
【００６０】なお、本実施例では、簡単のために２次元
にて説明したが、３次元においても本実施例をそのまま
拡張できる。Although the present embodiment has been described in two dimensions for the sake of simplicity, the present embodiment can be extended to three dimensions as it is.
【００６１】また、図４は第４の発明の一実施例におけ
る流体解析装置の構成及びフローチャートを示す。Further, FIG. 4 shows a structure and a flow chart of a fluid analysis apparatus in one embodiment of the fourth invention.
【００６２】図４において、４ａは格子再配置部４に設
けた格子配置判定部、４ｂは格子配置実行部を示してい
る。In FIG. 4, reference numeral 4a denotes a lattice arrangement determining unit provided in the lattice rearranging unit 4, and 4b denotes a lattice arrangement executing unit.
【００６３】以上のように構成された一実施例における
流体解析装置について、以下その動作を説明する。The operation of the fluid analyzing apparatus in one embodiment constructed as above will be described below.
【００６４】第一の発明の一実施例等により計算した格
子配置の旧格子配置に対する格子移動量Ｄが、あらかじ
め定めた格子移動量判定値ＤＥＬＴＡより小さい場合に
は、格子配置実行部４ｂ及び物理量計算部５をスキップ
し物理量計算部１へ復帰し、格子移動量Ｄが格子移動量
判定値ＤＥＬＴＡ以上である場合には、格子配置実行部
４ｂにおいて格子を再配置した後、物理量補間部５にて
新しい格子配置へ物理量を補間し、物理量計算部１へ復
帰することにより、格子がほとんど移動しない場合には
格子配置実行部４ｂと物理量補間部５をスキップし、物
理量計算部１における物理量の反復計算の収束を妨げな
いようにすることが出来、その結果計算時間全体を不用
意に増大させることを防止し、格子制御の効率向上を図
ることが出来る。When the lattice movement amount D of the lattice arrangement with respect to the old lattice arrangement calculated by the embodiment of the first invention or the like is smaller than the predetermined lattice movement amount judgment value DELTA, the lattice arrangement execution unit 4b and the physical quantity. The calculation unit 5 is skipped, the process returns to the physical quantity calculation unit 1, and when the lattice movement amount D is equal to or larger than the lattice movement amount determination value DELTA, the lattice arrangement execution unit 4b rearranges the lattice and then the physical amount interpolation unit 5 The physical quantity is interpolated to a new grid layout by returning to the physical quantity calculation unit 1, and when the grid hardly moves, the grid layout execution unit 4b and the physical quantity interpolation unit 5 are skipped, and the physical quantity calculation unit 1 repeats the physical quantity. It is possible to prevent the convergence of the calculation from being hindered, and as a result, it is possible to prevent the total calculation time from being carelessly increased and to improve the efficiency of the lattice control.
【００６５】また、図５は第５の発明の一実施例におけ
る物理量補間法の説明図である。図５において、ａｂｃ
ｄは制御後の格子線に囲まれた面積に空間的に重複する
旧格子線に囲まれた面積域での物理量の代表値を示して
おり、Ｘ1Ｘ2Ｙ1Ｙ2は制御後の格子線間にある旧格子線
と制御後の新しい格子線との間隔を示す。FIG. 5 is an explanatory diagram of a physical quantity interpolation method in an embodiment of the fifth invention. In FIG. 5, abc
d represents the representative value of the physical quantity in the area area surrounded by the old grid line that spatially overlaps with the area surrounded by the control grid line, and X 1 X 2 Y 1 Y 2 is the value after the control. The distance between the old grid line between the grid lines and the new grid line after control is shown.
【００６６】以上のように構成された一実施例における
物理量補間法について、簡単のため２次元にて説明す
る。The physical quantity interpolation method in one embodiment configured as described above will be described two-dimensionally for simplicity.
【００６７】物理量の補間に際し、新しい格子線に囲ま
れた面積に対する旧格子線に囲まれた面積の面積比を基
に（数１０）により各旧面積の物理量の代表値を新しい
格子に補間することにより、物理量の空間的意味を失う
ことなく格子制御を行え、格子制御の前後において物理
量計算部１における反復計算の連続性を損なうことなく
物理量計算を継続することが出来、その結果、計算時間
全体を増大させることなく格子制御を行なうことが出来
る。When the physical quantity is interpolated, the representative value of the physical quantity of each old area is interpolated to the new grid by (Equation 10) based on the area ratio of the area surrounded by the new grid line to the area surrounded by the new grid line. As a result, the grid control can be performed without losing the spatial meaning of the physical quantity, and the physical quantity calculation can be continued before and after the grid control without impairing the continuity of the iterative calculation in the physical quantity calculation unit 1. Lattice control can be performed without increasing the overall size.
【００６８】[0068]
【数１０】 [Equation 10]
【００６９】ここで（数１０）中のφは補間後の物理量
を示す。なお、本実施例では簡単のために２次元にて説
明したが本実施例は３次元における体積補間へ拡張でき
ることは言うまでもない。Here, φ in (Equation 10) indicates a physical quantity after interpolation. It should be noted that although the present embodiment has been described in two dimensions for simplicity, it goes without saying that the present embodiment can be extended to volume interpolation in three dimensions.
【００７０】また、図６は第６の発明の一実施例におけ
る動作説明図である。図６において、５ａは図１または
図４における一実施例の構成図に追加した物理量補間
部、７は計算機の補助記憶装置に出力する制御格子から
初期格子に補間した後の物理量ファイルを示している。FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the embodiment of the sixth invention. In FIG. 6, reference numeral 5a denotes a physical quantity interpolating unit added to the configuration diagram of the embodiment in FIG. 1 or FIG. 4, and 7 denotes a physical quantity file after being interpolated from the control grid output to the auxiliary storage device of the computer to the initial grid. There is.
【００７１】以上のように構成された一実施例における
流体解析装置について、以下その動作を説明する。The operation of the fluid analyzing apparatus in one embodiment constructed as above will be described below.
【００７２】物理量計算部１において計算した物理量の
計算結果を補助記憶装置に出力する際に、物理量計算部
５ａにおいて、最終制御格子から計算初期の格子へ物理
量を補間することにより、計算結果評価時に使用する格
子をただ一つにすることが出来、計算結果評価時におけ
る複数個の制御格子と計算結果とのマッチングミスを防
止し、流体解析装置全体の使い勝手を向上させることが
出来る。When the calculation result of the physical quantity calculated by the physical quantity calculation unit 1 is output to the auxiliary storage device, the physical quantity calculation unit 5a interpolates the physical quantity from the final control grid to the grid at the initial calculation time to evaluate the calculation result. Since only one grid can be used, it is possible to prevent a matching error between a plurality of control grids and the calculation result when the calculation result is evaluated, and improve the usability of the entire fluid analysis device.
【００７３】また、図７は第７の発明の一実施例におけ
る動作説明図である。図７において、５ｂは図１または
図４における一実施例の構成図の最初に追加した物理量
補間部、８は前回の計算時における最終制御段階での格
子配置の情報を格納したファイルである。FIG. 7 is an operation explanatory diagram in the embodiment of the seventh invention. In FIG. 7, 5b is a physical quantity interpolating unit added at the beginning of the configuration diagram of one embodiment in FIG. 1 or 4, and 8 is a file storing information on the lattice arrangement at the final control stage in the previous calculation.
【００７４】以上のように構成された一実施例における
流体解析装置について、以下その動作を説明する。The operation of the fluid analyzing apparatus according to the embodiment constructed as above will be described below.
【００７５】一時的に流体解析装置における計算を中断
していた状態から再度前回の計算結果を基に計算を再開
する際に、初期格子から前回の計算終了時にあらかじめ
計算機の補助記憶装置に格納しておいた制御格子８に物
理量７を補間した後、制御格子８に基づき物理量計算部
１における物理量計算を続行することにより、前回の計
算時における物理量の計算結果及び制御格子を有効に活
用し、物理量の最終結果を得るまでの計算全体を効率よ
く進めることが出来る。When the calculation in the fluid analysis device is temporarily stopped and the calculation is restarted based on the previous calculation result, the data is stored in the auxiliary storage device of the computer in advance from the initial grid at the end of the previous calculation. After the physical quantity 7 is interpolated in the control grid 8 that has been set aside, by continuing the physical quantity calculation in the physical quantity calculation unit 1 based on the control grid 8, the calculation result of the physical quantity and the control grid in the previous calculation are effectively utilized, It is possible to efficiently proceed with the whole calculation until the final result of the physical quantity is obtained.
【００７６】[0076]
【発明の効果】以上のように本発明は、物理学的保存則
に基づく偏微分方程式群をカーテシアン座標系にて解析
空間に配置した計算格子群に対する差分方程式に置き換
え反復計算にて流れ場の解を得る物理量計算部と、前記
物理量計算部における反復計算が収束したか否かを判定
する収束判定部と、前記物理量計算部における反復計算
回数があらかじめ定めた複数個の反復回数判定値と一致
するか否かにより格子の制御を行うか否かを判断する格
子制御判定部と、各座標軸方向の物理量勾配を基に格子
制御量の基本となる荷重係数を算出する荷重係数計算部
と、隣接格子間隔比及び各座標軸方向の格子間隔のアス
ペクト比に基づき前記荷重係数より算出される格子間隔
を修正する格子配置計算部と、前記格子配置計算部によ
り修正された前記格子間隔に基づき格子の再配置を行う
格子再配置部と、計算している各物理量に対し制御前の
格子配置から制御後の格子配置への格子移動量に相当す
る補間を行う物理量補間部とを備え、前記格子配置計算
部において、前記隣接格子間隔比及び前記アスペクト比
に対する条件式を代数的に解くことにより前記格子間隔
を修正することを特徴とすることにより、カーテシアン
座標系における実用的な格子制御を実現することが出来
る。As described above, according to the present invention, the partial differential equation group based on the law of physical conservation is replaced with the difference equation for the calculation grid group arranged in the analysis space in the Cartesian coordinate system, and the flow field of the flow field is calculated by iterative calculation. A physical quantity calculation unit that obtains a solution, a convergence determination unit that determines whether or not iterative calculations in the physical quantity calculation unit have converged, and the number of iteration calculations in the physical quantity calculation unit matches a plurality of predetermined iteration count determination values. Adjacent to the grid control determination unit that determines whether or not to control the grid depending on whether to perform, and a load coefficient calculation unit that calculates the load coefficient that is the basis of the grid control amount based on the physical quantity gradient in each coordinate axis direction, A lattice arrangement calculation unit that corrects the lattice spacing calculated from the load coefficient based on the lattice spacing ratio and the aspect ratio of the lattice spacing in each coordinate axis direction; A grid relocation unit that relocates the grid based on the child spacing, and a physical quantity interpolator that interpolates the calculated physical quantity to the grid movement amount from the grid layout before control to the grid layout after control. In the lattice arrangement calculation unit, the lattice spacing is corrected by algebraically solving the conditional expressions for the adjacent lattice spacing ratio and the aspect ratio, thereby making it practical in the Cartesian coordinate system. Lattice control can be realized.
【００７７】さらに、荷重係数計算部において、各格子
での各座標軸方向の物理量勾配を算出し、各座標軸に対
し垂直な平面に含まれる単位格子群に垂直な方向の物理
量勾配の最大値に基づき、前記平面に垂直な座標軸方向
の前記単位格子群の荷重係数を算出することを特徴とす
ることにより、カーテシアン座標系における格子制御を
より実用的かつ経済的に行うことが出来る。Further, in the load coefficient calculation section, the physical quantity gradient in each coordinate axis direction in each grid is calculated, and based on the maximum value of the physical quantity gradient in the direction perpendicular to the unit lattice group included in the plane perpendicular to each coordinate axis. By calculating the weighting factor of the unit lattice group in the coordinate axis direction perpendicular to the plane, the lattice control in the Cartesian coordinate system can be performed more practically and economically.
【００７８】さらに、荷重係数計算部において固体領域
と流体領域との境界面或いは計算領域の外側境界面との
間に挟まれる空間を単位格子制御空間とし前記各単位格
子制御空間毎に荷重係数を算出し、格子配置計算部にお
いて前記各単位格子制御空間の接合面での隣接格子間隔
比の調整を行うことを特徴とすることにより、カーテシ
アン座標系における解析空間に複数個の固体領域が存在
する場合の格子制御を実現することが出来る。Further, the space sandwiched between the boundary surface between the solid region and the fluid region or the outer boundary surface of the calculation region in the load coefficient calculation unit is set as a unit grid control space, and the load coefficient is set for each unit grid control space. A plurality of solid regions exist in the analysis space in the Cartesian coordinate system by calculating and adjusting the adjacent lattice spacing ratio at the joint surface of each unit lattice control space in the lattice arrangement calculation unit. In this case, grid control can be realized.
【００７９】さらに、格子再配置部において、格子配置
判定部を設け格子制御前の格子配置から格子配置計算部
により得られた格子配置への格子移動量があらかじめ定
めた格子移動量判定値よりも小さいときには前記格子配
置判定部以降の前記格子再配置部及び物理量補間部にお
ける処理をスキップし物理量計算部に復帰し反復計算を
続行することを特徴とすることにより、格子を制御する
前後での格子配置移動量があらかじめ定めた格子配置移
動量判定値よりも小さい場合には、格子制御を行わず物
理量計算を続行することができ、その結果物理量計算の
収束性を維持し計算時間の増大を防止することが出来
る。Furthermore, the grid relocation unit is provided with a grid placement determination unit, and the grid movement amount from the grid placement before the grid control to the grid placement obtained by the grid placement calculation unit is greater than the predetermined grid movement amount determination value. When the size is small, the processes in the grid rearrangement unit and the physical quantity interpolation unit after the grid layout determination unit are skipped, the process is returned to the physical quantity calculation unit, and the iterative calculation is continued. If the placement movement amount is smaller than the predetermined grid placement movement amount judgment value, the physical quantity calculation can be continued without performing grid control, and as a result, the convergence of the physical quantity calculation can be maintained and an increase in calculation time can be prevented. You can do it.
【００８０】さらに、物理量補間部において、各格子に
対し有限体積を仮定し、制御後の各格子体積中に占める
制御前の格子体積比率により各物理量の補間量を算出す
ることを特徴とすることにより、格子制御前後での物理
量計算の連続性を確保し収束性悪化を防止することが出
来る。Furthermore, the physical quantity interpolating unit is characterized in that a finite volume is assumed for each grid and the interpolation quantity of each physical quantity is calculated from the ratio of the grid volume before control to each grid volume after control. As a result, the continuity of the physical quantity calculation before and after the grid control can be ensured and the deterioration of the convergence can be prevented.
【００８１】さらに、物理量を計算機の補助記憶装置に
格納する際に、物理量補間部において制御後の格子配置
状態から計算初期の格子配置状態に物理量を補間するこ
とを特徴とすることにより、計算結果評価時における格
子と物理量のマッチングミスを防止し、流体解析装置に
おける格子制御機能の使い勝手を向上させることが出来
る。Further, when the physical quantity is stored in the auxiliary storage device of the computer, the physical quantity interpolating unit interpolates the physical quantity from the lattice arrangement state after control to the lattice arrangement state at the initial calculation stage, thereby obtaining the calculation result. Mismatch between the lattice and the physical quantity at the time of evaluation can be prevented, and the usability of the lattice control function in the fluid analysis device can be improved.
【００８２】さらに、一時的に計算を中断していた状態
から計算機の補助記憶装置内部に格納されている物理量
を基に改めて計算を再開する際に、物理量補間部におい
て計算初期の格子配置からあらかじめ前記補助記憶装置
に格納しておいた前回の計算での最終制御状態の格子配
置へ前記物理量を補間した後に、前記最終制御状態の格
子配置を基に物理量計算部における処理を行うことを特
徴とすることにより、それ以前の計算での物理量及び格
子制御の情報を有効に活用することが出来る。Further, when the calculation is restarted from the state in which the calculation was temporarily suspended based on the physical quantity stored in the auxiliary storage device of the computer, the physical quantity interpolating unit starts from the grid layout in the initial calculation. After the physical quantity is interpolated to the grid layout of the final control state in the previous calculation stored in the auxiliary storage device, the physical quantity calculation unit performs processing based on the grid layout of the final control state. By doing so, it is possible to effectively utilize the information of the physical quantity and the lattice control in the calculation before that.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】第１の発明の一実施例における流体解析装置の
構成及びフローチャートFIG. 1 is a configuration and flowchart of a fluid analysis device according to an embodiment of the first invention.
【図２】第２の発明の一実施例における荷重係数計算法
の説明図FIG. 2 is an explanatory diagram of a load coefficient calculation method in an embodiment of the second invention.
【図３】第３の発明の一実施例における格子制御法の説
明図FIG. 3 is an explanatory diagram of a lattice control method according to an embodiment of the third invention.
【図４】第４の発明の一実施例における流体解析装置の
構成及びフローチャートFIG. 4 is a configuration and flowchart of a fluid analysis device according to an embodiment of the fourth invention.
【図５】第５の発明の一実施例における物理量補間法の
説明図FIG. 5 is an explanatory diagram of a physical quantity interpolation method according to an embodiment of the fifth invention.
【図６】第６の発明の一実施例における動作説明図FIG. 6 is an operation explanatory diagram in the embodiment of the sixth invention.
【図７】第７の発明の一実施例における動作説明図FIG. 7 is an operation explanatory diagram in an embodiment of the seventh invention.
【図８】従来の流体解析装置の構成及びフローチャートFIG. 8 is a configuration and flowchart of a conventional fluid analysis device.
２ 格子制御判定部 ３ａ 荷重係数計算部 ３ｂ 格子配置計算部 ４ 格子再配置部 ５ 物理量計算部 2 Lattice control determination unit 3a Load coefficient calculation unit 3b Lattice arrangement calculation unit 4 Lattice rearrangement unit 5 Physical quantity calculation unit
Claims (7)
カーテシアン座標系にて解析空間に配置した計算格子群
に対する差分方程式に置き換え反復計算にて流れ場の解
を得る物理量計算部と、前記物理量計算部における反復
計算が収束したか否かを判定する収束判定部と、前記物
理量計算部における反復計算回数があらかじめ定めた複
数個の反復回数判定値と一致するか否かにより格子の制
御を行うか否かを判断する格子制御判定部と、各座標軸
方向の物理量勾配を基に格子制御量の基本となる荷重係
数を算出する荷重係数計算部と、隣接格子間隔比及び各
座標軸方向の格子間隔のアスペクト比に基づき前記荷重
係数より算出される格子間隔を修正する格子配置計算部
と、前記格子配置計算部により修正された前記格子間隔
に基づき格子の再配置を行う格子再配置部と、計算して
いる各物理量に対し制御前の格子配置から制御後の格子
配置への格子移動量に相当する補間を行う物理量補間部
とを備え、前記格子配置計算部において、前記隣接格子
間隔比及び前記アスペクト比に対する条件式を代数的に
解くことにより前記格子間隔を修正することを特徴とす
る流体解析装置。1. A physical quantity calculation unit for replacing a partial differential equation group based on the law of physical conservation with a differential equation for a calculation grid group arranged in an analysis space in the Cartesian coordinate system to obtain a solution of a flow field by iterative calculation. Convergence determination unit that determines whether or not the iterative calculation in the physical quantity calculation unit has converged, and control of the lattice by whether or not the number of iteration calculations in the physical quantity calculation unit matches a plurality of predetermined iteration number determination values. Grid control determination unit that determines whether or not to perform, a load coefficient calculation unit that calculates the load factor that is the basis of the grid control amount based on the physical quantity gradient in each coordinate axis direction, the adjacent grid spacing ratio and each coordinate axis direction A grid layout calculation unit that modifies the grid spacing calculated from the weighting factor based on the aspect ratio of the grid spacing, and a grid layout based on the grid spacing modified by the grid layout calculation unit. And a physical quantity interpolating section for interpolating a physical quantity being calculated, the physical quantity interpolating section corresponding to the amount of grid movement from the pre-control grid layout to the post-control grid layout for each physical quantity being calculated. In the section, the fluid analysis device is characterized in that the lattice spacing is corrected by algebraically solving the conditional expressions for the adjacent lattice spacing ratio and the aspect ratio.
標軸方向の物理量勾配を算出し、各座標軸に対し垂直な
平面に含まれる単位格子群に垂直な方向の物理量勾配の
最大値に基づき、前記平面に垂直な座標軸方向の前記単
位格子群の荷重係数を算出することを特徴とする請求項
１記載の流体解析装置。2. A load factor calculation unit calculates a physical quantity gradient in each coordinate axis direction in each grid, and based on a maximum value of a physical quantity gradient in a direction perpendicular to a unit lattice group included in a plane perpendicular to each coordinate axis. The fluid analysis device according to claim 1, wherein a load coefficient of the unit lattice group in a coordinate axis direction perpendicular to the plane is calculated.
域との境界面或いは計算領域の外側境界面との間に挟ま
れる空間を単位格子制御空間とし前記各単位格子制御空
間毎に荷重係数を算出し、格子配置計算部において前記
各単位格子制御空間の接合面での隣接格子間隔比の調整
を行うことを特徴とする請求項１または２記載の流体解
析装置。3. A unit grid control space is defined as a space sandwiched between a boundary surface between a solid region and a fluid region or an outer boundary surface of the calculation region in the load coefficient calculation unit, and a load coefficient is set for each unit grid control space. The fluid analysis device according to claim 1 or 2, wherein the calculation is performed and the adjacent lattice spacing ratio on the joint surface of each unit lattice control space is adjusted by the lattice arrangement calculation unit.
設け格子制御前の格子配置から格子配置計算部により得
られた格子配置への格子移動量があらかじめ定めた格子
移動量判定値よりも小さいときには前記格子配置判定部
以降の前記格子再配置部及び物理量補間部における処理
をスキップし物理量計算部に復帰し反復計算を続行する
ことを特徴とする請求項１または２または３記載の流体
解析装置。4. The grid relocation unit is provided with a grid placement determination unit, and the grid movement amount from the grid placement before grid control to the grid placement obtained by the grid placement calculation unit is greater than a predetermined grid movement amount determination value. The fluid analysis according to claim 1 or 2 or 3, wherein when it is smaller, the processes in the lattice rearrangement unit and the physical quantity interpolation unit after the lattice arrangement determination unit are skipped, the process is returned to the physical amount calculation unit, and the iterative calculation is continued. apparatus.
体積を仮定し、制御後の各格子体積中に占める制御前の
格子体積比率により各物理量の補間量を算出することを
特徴とする請求項１または２または３または４記載の流
体解析装置。5. A physical quantity interpolating unit, wherein a finite volume is assumed for each grid, and the interpolation quantity of each physical quantity is calculated by the ratio of the lattice volume before control to each lattice volume after control. Item 5. The fluid analysis device according to item 1 or 2 or 3 or 4.
際に、物理量補間部において制御後の格子配置状態から
計算初期の格子配置状態に物理量を補間することを特徴
とする請求項１または２または３または４または５記載
の流体解析装置。6. The physical quantity is interpolated from a lattice arrangement state after control to a lattice arrangement state at an initial stage of calculation when the physical quantity is stored in the auxiliary storage device of the computer. Alternatively, the fluid analysis device according to 3 or 4 or 5.
機の補助記憶装置内部に格納されている物理量を基に改
めて計算を再開する際に、物理量補間部において計算初
期の格子配置からあらかじめ前記補助記憶装置に格納し
ておいた前回の計算時における最終制御状態の格子配置
へ前記物理量を補間した後に、前記最終制御状態の格子
配置に基づき物理量計算部における処理を行うことを特
徴とする請求項６記載の流体解析装置。7. When restarting the calculation based on the physical quantity stored in the auxiliary storage device of the computer from the state where the calculation is temporarily interrupted, the physical quantity interpolating unit preliminarily changes the grid layout from the initial calculation. After the physical quantity is interpolated to the grid arrangement in the final control state at the time of the previous calculation stored in the auxiliary storage device, the physical quantity calculation unit performs processing based on the grid arrangement in the final control state. The fluid analysis device according to claim 6.
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|---|---|---|---|
| JP21369493A JP3356501B2 (en) | 1993-08-30 | 1993-08-30 | Fluid analysis device |
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| JP21369493A JP3356501B2 (en) | 1993-08-30 | 1993-08-30 | Fluid analysis device |
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|---|---|
| JPH0763643A true JPH0763643A (en) | 1995-03-10 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3356501B2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5991526A (en) * | 1996-11-20 | 1999-11-23 | Nec Corporation | Method for automatic optimization of finite difference grids in simulator |
| JP2002095496A (en) * | 2000-09-25 | 2002-04-02 | Takasago Thermal Eng Co Ltd | Method for predicting and evaluating cleaning reaction utilizing microorganism, and cleaning apparatus |
| JP2010026579A (en) * | 2008-07-15 | 2010-02-04 | Toyota Central R&D Labs Inc | Computational grid forming device, computational grid forming method and program |
| JP2010128830A (en) * | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Fujitsu Ltd | Space data output processing method, program thereof and data processing system |
| JP2014174918A (en) * | 2013-03-12 | 2014-09-22 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | Method of generating simulation model |
-
1993
- 1993-08-30 JP JP21369493A patent/JP3356501B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP2010128830A (en) * | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Fujitsu Ltd | Space data output processing method, program thereof and data processing system |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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