JPH04142436A - 流体解析結果表示方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は流体解析結果表示方法およびその装置に関し
、さらに詳細にいえば、複数の多角形により定義された
障害物の形状データに基づいて、直交座標系を用いて差
分法により流体解析を行ない、解析結果データを障害物
上に表示するための方法およびその装置に関する。

〈従来の技術、および発明が解決しようとする課題〉 従来からＣＡ　Ｅ　（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ａｉｄｅｄ　
ｅｎｇｌｎｅｅｒｉｎｇ）を用いて熱伝導解析、流体解
析等を行なうに当って、差分法、有限要素法および境界
要素法の３種類の流体解析法が一般的に採用されている
。これらの流体解析法のうち、差分法は、物理的に厳密
な支配方程式に差分という数学的近似を行なって解を求
める方法であり、流体解析の用途に多く用いられている
。そして、この差分法は、他の方法と比較して解析速度
が早いという利点を有しているが、直交格子を用いるた
め、例えば、障害物の表面近傍における流体解析を行な
い、解析結果データを障害物上に表示する場合に、障害
物自体の形状が歪になってしまい、解析結果の認識が困
難になってしまうという不都合がある。具体的には、流
体解析を行なう場合には、第５図に示すように、先ずモ
デラ（６１）により障害物の形状データを作成して形状
データ・ファイル（６２）に格納し、形状データ・ファ
イル（６２）から形状データを読み出してブリ・プロセ
ッサ（６３）により流体解析のための入力データ（構造
格子、流体占有率、開口率、境界条件等）を作成して入
力データ・ファイル（Ｂ４）に格納し、入力データーフ
ァイル（Ｂ４）から入力データを読み出して流体解析プ
ログラム（６５）により流体解析を行なって解析結果デ
ータを解析結果データ・ファイル（６６）に格納し、解
析結果データ・ファイル（６６）から解析結果データを
読み出してポスト・プロセッサ（６７）により解析結果
の可視的表示を行なうシステム構成を有している。した
がって、第６図（Ａ）に示すように障害物が球であって
も、流体解析結果に基づいて得られる障害物は流体占有
率が０になるセルの集合として認識されるため、第６図
（Ｂ）に示すように球と大幅にかけ離れた障害物として
表示されてしまい、実際の障害物と解析結果データとの
相関が殆ど不可能になってしまう。

尚、第６図は形状か極端に歪になる具体例を示したもの
であるが、曲面、傾斜面を多く含む障害物に基づく流体
解析を行なって解析結果データを障害物と共に表示する
場合には同様の不都合が生じることになる。また、流体
解析以外の用途に適用した場合にも同様の不都合が生し
る。

〈発明の目的〉 この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
流体解析結果を著しく認識し易い状態で表示できる新規
な流体解析結果表示方法およびその装置を提供すること
を目的としている。

く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための、第１の発明の流体解析結
果表示方法は、複数の多角形により定義された障害物の
形状データに基づいて、直交座標系を用いて差分法によ
り流体解析を行なって格子点上の解析結果データを得、
解析結果データに基づく補間演算を行なうことにより上
記複数の多角形により定義された障害物の表面における
解析結果データを得、複数の多角形により定義された障
害物の形状データを、流体占有率に基づいて得られる障
害物の形状データに代えて障害物表示データとして採用
し、採用された障害物表示データ上に上記解析結果デー
タを表示する方法である。

第２の発明の流体解析結果表示方法は、複数の多角形に
より定義された障害物の形状データに基づいて、直交座
標系を用いて差分法により流体解析を行なって格子点上
の解析結果データを得、解析結果データに基づく補間演
算を行なうことにより各多角形の頂点における解析結果
データを得、複数の多角形により定義された障害物の形
状データを、流体占有率に基づいて得られる障害物の形
状データに代えて障害物表示データとして採用し、採用
された障害物表示データの各頂点上に上記補間演算によ
り得られた解析結果データを表示し、頂点以外の点上に
、対応する頂点上の解析結果データに基づく補間演算を
行なって得られた解析結果データを表示する方法である
。

第３の発明の流体解析結果表示装置は、複数の多角形に
より定義された障害物の形状データに基づいて、直交座
標系を用いて差分法により流体解析を行なって格子点上
の解析結果データを得る流体解析手段と、得られた解析
結果データに基づく補間演算を行なうことにより上記複
数の多角形により定義された障害物の表面における解析
結果データを得る補間演算手段と、複数の多角形により
定義された障害物の形状データを、流体占有率に基づい
て得られる障害物の形状データに代えて障害物表示デー
タとして採用する障害物表示データ選択手段と、選択さ
れた障害物表示データ上に上記解析結果データを表示す
る解析結果表示手段とを含んでいる。

第４の発明の流体解析結果表示装置は、複数の多角形に
より定義された障害物の形状データに基づいて、直交座
標系を用いて差分法により流体解析を行なって格子点上
の解析結果データを得る流体解析手段と、解析結果デー
タに基づく補間演算を行なうことにより各多角形の頂点
における解析結果データを得る第１補間演算手段と、複
数の多角形により定義された障害物の形状データを、流
体占有率に基づいて得られる障害物の形状データに代え
て障害物表示データとして採用する障害物表示データ選
択手段と、選択された障害物表示データの各頂点上に上
記補間演算により得られた解析結果データを割り当てる
解析結果割り当て手段と、頂点以外の点上に、対応する
頂点上の解析結果データに基づく補間演算を行なって頂
点以外の点上の解析結果データを得る第２補間演算手段
と、選択された障害物表示データ上に上記第１補間演算
手段および第２補間演算手段により得られた解析結果デ
ータを表示する解析結果表示手段とを含んでいる。

く作用〉 第１の発明の流体解析結果表示方法であれば、直交座標
系を用いる差分法により得られる解析結果データが流体
占有率が０になる構造格子を障害物とするデータであっ
ても、解析結果データに基づく補間演算を行なうことに
より複数の多角形により定義された障害物の表面におけ
る解析結果デ−夕を得ることかできる、そして、複数の
多角形により定義された障害物の形状データを、流体占
有率に基づいて得られる障害物の形状データに代えて障
害物表示データとして採用し、採用された障害物表示デ
ータ上に上記解析結果データを表示することにより、解
析結果データと実際の障害物との相関を著しく認識し易
い状態で表示できる。

第２の発明の流体解析結果表示方法であれば、直交座標
系を用いる差分法により得られる解析結果データが流体
占有率が０になる構造格子を障害物とするデータであっ
ても、解析結果データに基づく補間演算を行なうことに
より複数の多角形により定義された障害物の各多角形の
各頂点における解析結果データを得ることができる。そ
して、各多角形の各頂点における解析結果データに基づ
いて補間演算を施すことにより頂点以外の点における解
析結果データを得ることができる。したがって、複数の
多角形により定義された障害物の形状データを、流体占
有率に基づいて得られる障害物の形状データに代えて障
害物表示データとじて採用し、採用された障害物表示デ
ータ上に上記解析結果データを表示することにより、解
析結果データと実際の障害物との相関を著しく認識し易
い状態で表示できる。

第３の発明の流体解析結果表示装置であれば、直交座標
系を用いる差分法により得られる解析結果データか流体
占有率かＯになる構造格子を障害物とするデータであっ
ても、流体解析手段により得られる解析結果データに基
づいて補間演算手段により補間演算を行なうことにより
複数の多角形により定義された障害物の表面における解
析結果データを得ることができる、そして、障害物表示
データ選択手段により、複数の多角形により定義された
障害物の形状データを、流体占有率に基づいて得られる
障害物の形状データに代えて障害物表示データとして選
択し、解析結果表示手段により、選択された障害物表示
データ上に上記解析結果データを表示することにより、
解析結果データと実際の障害物との相関を著しく認識し
易い状態で表示できる。

第４の発明の流体解析結果表示装置であれば、直交座標
系を用いる差分法により得られる解析結果データが流体
占有率かＯになる構造格子を障害物とするデータであっ
ても、流体解析手段により得られる解析結果データに基
づいて第１補間演算手段により補間演算を行なうことに
より複数の多角形により定義された障害物の各多角形の
各頂点における解析結果データを得ることができる。そ
して、各多角形の各頂点における解析結果データに基づ
いて第２補間演算手段により補間演算を施すことにより
頂点以外の点における解析結果データを得ることができ
る。したがって、障害物表示データ選択手段により、複
数の多角形により定義された障害物の形状データを、流
体占有率に基づいて得られる障害物の形状データに代え
て障害物表示データとして選択し、解析結果表示手段に
より、選択された障害物表示データ上に上記解析結果デ
ータを表示することにより、解析結果データと実際の障
害物との相関を著しく認識し易い状態て表示できる。

〈実施例〉 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第３図はこの発明の流体解析結果表示方法が適用される
流体解析システムの構成を概略的に示す図であり、先ず
モデラ（２１）により障害物の形状データを作成して形
状データ・ファイル（２２）に格納し、形状データ・フ
ァイル（２２）から形状データを読み出してブリ・プロ
セッサ（２３）により流体解析のための入力データ（構
造格子、流体占有率、開口率、境界条件等）を作成して
入力データ・ファイル（２４）に格納し、入力データ・
ファイル（２４）から入力データを読み出して流体解析
プログラム（２５）により流体解析を行なって解析結果
データを解析結果データ・ファイル（２Ｂ）に格納し、
形状データ・ファイル（２２）から障害物の形状を読み
出すとともに、解析結果データ・ファイル（２６）から
解析結果データを読み出してポスト・プロセッサ（２７
）により解析結果の可視的表示を行なうようにしている
。

第１図はこの発明の流体解析結果表示方法の一実施例を
示すフローチャートであり、直交座標系を用いた有限差
分法に基づく流体解析が行なわれ、解析結果データが得
られた場合に、ステップ■において解析結果データが構
造格子の格子点上のデータとして得られたか構造格子の
中心点上のデータとして得られたかを判別し、構造格子
の中心点上のデータとして得られている場合には、ステ
ップ■において互に隣接し合う構造格子に対応する解析
結果データに基づく補間演算を行なうことにより構造格
子の格子点上の解析結果データを得る。

そして、ステップ■において解析結果データが構造格子
の格子点上のデータとして得られたと判別された場合、
またはステップ■の処理が行なわれた場合には、ステッ
プ■において、障害物を構成する複数の多角形の複数の
頂点の中から１つの頂点を選択し、ステップ■において
、選択された頂点を含む構造格子を抽出し、ステップ■
■■において、選択された頂点が抽出された構造格子の
格子点と一致するか否か、選択された頂点が抽出された
構造格子の稜線と一致するか否か、選択された頂点が抽
出された構造格子の面と一致するか否かを順次判別する
。そして、ステップ■において、選択された頂点が抽出
された構造格子の格子点と一致すると判別された場合に
は、ステップ■において該当する格子点の解析結果デー
タを選択された頂点における解析結果データとし、ステ
ップ■において、選択された頂点が抽出された構造格子
の稜線と一致すると判別された場合には、ステップ■に
おいて稜線をなす２つの格子点と頂点との距離に基づい
て頂点における解析結果データを算出し、ステップ■に
おいて、選択された頂点が抽出された構造格子の面と一
致すると判別された場合には、ステップ■において面を
なす４つの格子点と頂点との距離に基づいて頂点におけ
る解析結果データを算出し、ステップ■において、選択
された頂点が抽出された構造格子の面と一致しないと判
別された場合には、ステップ■において構造格子をなす
８つの格子点と頂点との距離に基づいて頂点における解
析結果データを算出する。そして、ステップ■■［相］
■の何れかの処理が行なわれた後は、ステップ■におい
て全ての多角形の全ての頂点についての処理が終了した
か否かを判別し、処理が終了していない頂点が存在して
いると判別された場合には、ステップＣにおいて次の頂
点を選択し、再びステップ■の処理を行なう。逆に、ス
テップ■において全ての多角形の全ての頂点についての
処理が終了したと判別された場合には、ステップ■にお
いて何れかの多角形を選択し、ステップ■において、選
択された多角形の各頂点における解析結果データに基づ
いて補間演算を行なうことにより該当する多角形に含ま
れる頂点以外の点における解析結果データを得、ステッ
プ■において全ての多角形についてステップ■の処理が
行なわれたと判別されるまでステップ■の処理を反復し
、全ての多角形についてステップ■の処理が行なわれた
場合には、ステップ■において障害物を構成する複数の
多角形と共にコンタ−線（等高線）を表示し、そのまま
一連の処理を終了する。

第２図（Ａ）〜（Ｃ）はステップ■■の処理を説明する
具体例であり、直交座標系上に第２図（Ａ）に示すよう
に障害物としての球が定義されている場合に、第２図（
Ｂ）にそれぞれ黒丸、Ｘ印で示すように、構造格子の中
心点、構造格子の格子点における解析結果データが得ら
れる場合があり、後者の場合には得られた解析結果デー
タをそのまま採用すればよいが、前者の場合には、第２
図（Ｃ）に示すように、対象となる格子点を共有する８
つの構造格子（Ｃ１）〜（Ｃ８）を抽出し、各構造格子
の中心点における解析結果データが８１〜Ｓ８であり、
各構造格子の体積がｖ１〜ｖ８であれば、対象となる格
子点上の解析結果デ演算を行なうことにより算出すれば
よい。

また、上記ステップ■［相］■における処理は、各格子
点における解析結果データと対象となる多角形の頂点ま
での距離との加重平均を算出する処理である。

したがって、ステップ■■の判別、処理を行なうことに
より構造格子の格子点上の解析結果デ−夕を得ることが
でき、次いで、ステップ０までの判別、処理を反復する
ことにより障害物を構成する各多角形の各頂点における
解析結果データを得ることができる。その後、ステップ
■の処理を反復することにより頂点以外の点における解
析結果データを得ることができるので、得られた解析結
果データに基づいて、複数の多角形で構成された障害物
上にコンタ−線を表示でき、解析結果を著しく見やすく
できる。

但し、コンタ−線表示する代わりに、解析結果データを
予め指定した色に対応させておくことによりカラー・コ
ンタ−表示を達成することができる。

〈実施例２〉 第４図はこの発明の流体解析結果表示装置の一実施例を
示すブロック図であり、流体解析を行なうことにより得
られた流体解析データが構造格子の格子点上のデータで
あるか構造格子の中心点上のデータであるかを判別する
判別部（１）と、構造格子の中心点上のデータであるこ
とを示す判別部（１）からの判別結果か供給されたこと
を条件として隣合う構造格子の中心点上の解析結果デー
タに基づく演算を行なって格子点上の解析結果データを
得、格子点上のデータであることを示す判別部（１）か
らの判別結果が供給されたことを条件として解析結果デ
ータをそのまま出力する第１解析結果データ算出部（２
と、障害物を規定すべく定義された複数の多角形の各頂
点を順次選択する頂点選択部（３）と、選択された頂点
か属する構造格子を検出する構造格子検出部（４）と、
選択された頂点が、検出された構造格子の格子点上、稜
線上、面上、または内部の何れに位置しているかを判定
する判定部（５）と、判定部（５）からの判定結果に基
づいて該当する演算を行なうことにより該当する頂点上
における解析結果データを算出する第２解析結果データ
算出部（６）と、複数の多角形により定義された障害物
の形状データを、流体占有率に基づいて得られる障害物
の形状データに代えて障害物表示データとして選択する
障害物表示データ選択部（７）と、選択された障害物表
示データの各頂点上に上記補間演算により得られた解析
結果データを割り当てる解析結果割り当て部３）と、対
応する頂点上の解析結果データに基づく補間演算を行な
って頂点以外の点上の解析結果データを得る補間演算部
■）と、選択された障害物表示データ上に上記第２解析
結果データ算出部（６）および補間演算部Ｇ）により得
られた解析結果データを表示する解析結果表示部（１０
）と、各多角形の各頂点について頂点選択部（３）、構
造格子検出部（４）、判定部■および第２解析結果デー
タ算出部（６）を反復動作させる制御部（１１）とを含
んでいる。

上記構成の解析結果データ表示装置の動作は次のとおり
である。

流体解析を行なうことにより得られた解析結果データが
構造格子の格子点上のデータであるか否かが判別部（１
）において判別され、格子点上のデータでない場合には
、第１解析結果データ算出部（２）により格子点上の解
析結果データが得られる。

次いで、障害物を規定する複数の多角形の各頂点が属す
る構造格子を構造格子検出部（４）により検出するとと
もに、構造格子に対する位置関係を判定部（５）により
判定し、判定された位置関係に基づいて第２解析結果デ
ータ算出部（６）により所定の演算を行なって多角形の
頂点上の解析結果データを算出する。

全ての頂点上の解析結果データが得られた後は、障害物
表示データ選択部（７）により、流体占有率に基づいて
得られる障害物の形状データに代えて複数の多角形によ
り定義された障害物の形状データを障害物表示データと
して選択し、解析結果割り当て部Ｂ）により、選択され
た障害物表示データの各頂点上に上記演算により得られ
た解析結果データを割り当て、補間演算部（９）により
、対応する頂点上の解析結果データに基づく補間演算を
行なって頂点以外の点上の解析結果データを得る。そし
て、解析結果表示部（１０）により、選択された障害物
表示データ上に上記第２解析結果データ算出部（６）お
よび補間演算部（９）により得られた解析結果データを
表示する。

この結果、流体占有率に基づいて得られる障害物ではな
く、モデラにより作成された障害物に解析結果データを
表示でき、解析結果の認識を著しく容易にてきる。

尚、この発明は上記の実施例に限定されるものではなく
、例えば、モデラにより作成された障害物の内部に位置
する構造格子の格子点上の解析結果データを上記障害物
の表面と直角な方向に補間演算することにより障害物の
表面における解析結果データを得てモデラにより作成さ
れた障害物の表面に表示することが可能であるほか、こ
の発明の要旨を変更しない範囲内において種々の設計変
更を施すことが可能である。

〈発明の効果〉 第１の発明は、複数の多角形により定義された障害物の
形状データを、流体占有率に基づいて得られる障害物の
形状データに代えて障害物表示データとして採用し、採
用された障害物表示データ上における解析結果データを
算出して同時に表示することにより、解析結果データと
実際の障害物との相関を著しく認識し易い状態で表示で
きるという特有の効果を奏する。

第２の発明は、複数の多角形により定義された障害物の
形状データを、流体占有率に基づいて得られる障害物の
形状データに代えて障害物表示データとして採用し、採
用された障害物表示データを構成する多角形の頂点上に
おける解析結果データを算出し、さらに算出された解析
結果データに基づいて頂点以外の点上の解析結果データ
を算出して同時に表示することにより、解析結果データ
と実際の障害物との相関を著しく認識し易い状態で表示
できるという特有の効果を奏する。

第３の発明は、複数の多角形により定義された障害物の
形状データを、流体占有率に基づいて得られる障害物の
形状データに代えて障害物表示データとして採用し、採
用された障害物表示データ上における解析結果データを
算出して同時に表示することにより、解析結果データと
実際の障害物との相関を著しく認識し易い状態で表示で
きるという特有の効果を奏する。

第４の発明は、複数の多角形により定義された障害物の
形状データを、流体占有率に基づいて得られる障害物の
形状データに代えて障害物表示データとして採用し、採
用された障害物表示データを構成する多角形の頂点上に
おける解析結果データを算出し、さらに算出された解析
結果データに基づいて頂点以外の点上の解析結果データ
を算出して同時に表示することにより、解析結果データ
と実際の障害物との相関を著しく認識し易い状態で表示
できるという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の流体解析結果表示方法の一実施例を
示すフローチャート、 第２図（Ａ）〜（Ｃ）は構造格子の格子点上の解析結果
データを得る処理を説明する図、第３図はこの発明の流
体解析結果表示方法が適用される流体解析システムの構
成を概略的に示す図、 第４図はこの発明の流体解析結果表示装置の一実施例を
示すブロック図、 第５図は従来の流体解析システムの構成を概略的に示す
図、 第６図は従来の解析結果表示方法の不都合を説明する図
。 （６）・・・第２解析結果データ算出部、（７）・・・
障害物表示データ選択部、［Ｆ］）・・・解析結果割り
当て部、（９）・・・補間演算部、（１０）・・・解析
結果表示部、 （２５）・・・流体解析プログラム

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の多角形により定義された障害物の形状データ
   に基づいて、直交座標系を用いて差分法により流体解析
   を行なって格子点上の解析結果データを得、解析結果デ
   ータに基づく補間演算を行なうことにより上記複数の多
   角形により定義された障害物の表面における解析結果デ
   ータを得、複数の多角形により定義された障害物の形状
   データを、流体占有率に基づいて得られる障害物の形状
   データに代えて障害物表示データとして採用し、採用さ
   れた障害物表示データ上に上記解析結果データを表示す
   ることを特徴とする流体解析結果表示方法。 ２、複数の多角形により定義された障害物の形状データ
   に基づいて、直交座標系を用いて差分法により流体解析
   を行なって格子点上の解析結果データを得、解析結果デ
   ータに基づく補間演算を行なうことにより各多角形の頂
   点における解析結果データを得、複数の多角形により定
   義された障害物の形状データを、流体占有率に基づいて
   得られる障害物の形状データに代えて障害物表示データ
   として採用し、 採用された障害物表示データの各頂点上に上記補間演算
   により得られた解析結果データを表示し、頂点以外の点
   上に、対応する頂点上の解析結果データに基づく補間演
   算を行なって得られた解析結果データを表示することを
   特徴とする流体解析結果表示方法。 ３、複数の多角形により定義された障害物の形状データ
   に基づいて、直交座標系を用いて差分法により流体解析
   を行なって格子点上の解析結果データを得る流体解析手
   段（２５）と、得られた解析結果データに基づく補間演
   算を行なうことにより上記複数の多角形により定義され
   た障害物の表面における解析結果データを得る補間演算
   手段（６）（９）と、複数の多角形により定義された障
   害物の形状データを、流体占有率に基づいて得られる障
   害物の形状データに代えて障害物表示データとして選択
   する障害物表示データ選択手段（７）と、選択された障
   害物表示データ上に上記解析結果データを表示する解析
   結果表示手段（１０）とを含むことを特徴とする流体解
   析結果表示装置。 ４、複数の多角形により定義された障害物の形状データ
   に基づいて、直交座標系を用いて差分法により流体解析
   を行なって格子点上の解析結果データを得る流体解析手
   段（２５）と、解析結果データに基づく補間演算を行な
   うことにより各多角形の頂点における解析結果データを
   得る第１補間演算手段（６）と、複数の多角形により定
   義された障害物の形状データを、流体占有率に基づいて
   得られる障害物の形状データに代えて障害物表示データ
   として採用する障害物表示データ選択手段（７）と、選
   択された障害物表示データの各頂点上に上記補間演算に
   より得られた解析結果データを割り当てる解析結果割り
   当て手段（８）と、対応する頂点上の解析結果データに
   基づく補間演算を行なって頂点以外の点上の解析結果デ
   ータを得る第２補間演算手段（９）と、選択された障害
   物表示データ上に上記第１補間演算手段（６）および第
   ２補間演算手段（９）により得られた解析結果データを
   表示する解析結果表示手段（１０）とを含むことを特徴
   とする流体解析結果表示方法。