JPH06348790A - 形状モデリング装置 - Google Patents
形状モデリング装置Info
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- JPH06348790A JPH06348790A JP5138122A JP13812293A JPH06348790A JP H06348790 A JPH06348790 A JP H06348790A JP 5138122 A JP5138122 A JP 5138122A JP 13812293 A JP13812293 A JP 13812293A JP H06348790 A JPH06348790 A JP H06348790A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 障害物を特定する簡単な入力だけで障害物の
形状をモデル化できる形状モデリング装置を提供する。 【構成】 解析領域の範囲とその領域の分割数あるいは
分割幅（ｘ，ｙ，ｚの３方向分）を読み取り（Ｓ１
１）、読み取ったデータに基づき、差分法解析で使用す
る格子を生成し、格子点の座標値を求める（Ｓ１２）。
描画モードが座標値の入力であれば（Ｓ１３，Ｓ１
４）、面内に位置する３点分の座標値を読み込み（Ｓ１
５）、面の方程式を求め（Ｓ１６）、障害物内部に位置
する１点の座標値を読み込む（Ｓ１７）。面の方程式の
値を判定し（Ｓ１８）、正であればその係数を反転させ
（Ｓ１９）、ＦＡＶＯＲ法により、セル内の流体通過可
能体積のセル体積に対する比率（体積率）と、各セル面
内の流体通過可能な面積（面積率）を求め（Ｓ２１）、
障害物の形状を描画する（Ｓ２２）。
形状をモデル化できる形状モデリング装置を提供する。 【構成】 解析領域の範囲とその領域の分割数あるいは
分割幅（ｘ，ｙ，ｚの３方向分）を読み取り（Ｓ１
１）、読み取ったデータに基づき、差分法解析で使用す
る格子を生成し、格子点の座標値を求める（Ｓ１２）。
描画モードが座標値の入力であれば（Ｓ１３，Ｓ１
４）、面内に位置する３点分の座標値を読み込み（Ｓ１
５）、面の方程式を求め（Ｓ１６）、障害物内部に位置
する１点の座標値を読み込む（Ｓ１７）。面の方程式の
値を判定し（Ｓ１８）、正であればその係数を反転させ
（Ｓ１９）、ＦＡＶＯＲ法により、セル内の流体通過可
能体積のセル体積に対する比率（体積率）と、各セル面
内の流体通過可能な面積（面積率）を求め（Ｓ２１）、
障害物の形状を描画する（Ｓ２２）。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、差分法による流体数値
計算において障害物の輪郭がセル内部を横切る場合で
も、該障害物の輪郭を正確に捕らえられるＦＡＶＯＲ法
(C.W.Hirt andJ.M.Sicilian,Proc.Fourth Internationa
l Conf.Ship.Hydro.,National Academyof Science(198
5))に基づいて、障害物の形状を作成する形状モデリン
グ装置に関する。
計算において障害物の輪郭がセル内部を横切る場合で
も、該障害物の輪郭を正確に捕らえられるＦＡＶＯＲ法
(C.W.Hirt andJ.M.Sicilian,Proc.Fourth Internationa
l Conf.Ship.Hydro.,National Academyof Science(198
5))に基づいて、障害物の形状を作成する形状モデリン
グ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＦＡＶＯＲ法をプログラム化した従来の
形状モデリング装置において、幾つかの面で構成される
障害物をモデル化する場合、予め各々の面を表す面の方
程式を求め、更にその面のどちら側に障害物が存在する
のかを利用者が判定し、上述の面の方程式の各係数の符
号をチェックして該形状モデリング装置に入力するよう
に構成されている。
形状モデリング装置において、幾つかの面で構成される
障害物をモデル化する場合、予め各々の面を表す面の方
程式を求め、更にその面のどちら側に障害物が存在する
のかを利用者が判定し、上述の面の方程式の各係数の符
号をチェックして該形状モデリング装置に入力するよう
に構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、解析領
域内にモデリングすべき障害物が数多く存在するような
場合、各々の面の方程式を一々別に計算しなければなら
ないため、非常に手間がかかると共に、誤りを犯す頻度
も多くなるという問題があった。また、面の方程式を求
める手段として今求めようとする面内に存在する３つの
点、すなわち点１，点２，点３の座標値（ｘ，ｙ，ｚ）
を求め、これを基に４行４列の行列式を計算することに
なるが、数値解析を行おうとする利用者に対して、幾度
も計算を強いるという問題もあった。
域内にモデリングすべき障害物が数多く存在するような
場合、各々の面の方程式を一々別に計算しなければなら
ないため、非常に手間がかかると共に、誤りを犯す頻度
も多くなるという問題があった。また、面の方程式を求
める手段として今求めようとする面内に存在する３つの
点、すなわち点１，点２，点３の座標値（ｘ，ｙ，ｚ）
を求め、これを基に４行４列の行列式を計算することに
なるが、数値解析を行おうとする利用者に対して、幾度
も計算を強いるという問題もあった。
【０００４】本発明は、上記課題を解決するために成さ
れたもので、障害物を特定する簡単な入力だけで障害物
の形状をモデル化できる形状モデリング装置を提供する
ことを目的とする。
れたもので、障害物を特定する簡単な入力だけで障害物
の形状をモデル化できる形状モデリング装置を提供する
ことを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る形状モデリング装置は以下の構成を有
する。即ち、障害物の形状を作成する形状モデリング装
置において、障害物の形状を特定するデータを読み込む
読み込み手段と、該読み込み手段で読み込んだデータに
基づいて、障害物の形状をモデル化する形状モデリング
手段とを有する。
に、本発明に係る形状モデリング装置は以下の構成を有
する。即ち、障害物の形状を作成する形状モデリング装
置において、障害物の形状を特定するデータを読み込む
読み込み手段と、該読み込み手段で読み込んだデータに
基づいて、障害物の形状をモデル化する形状モデリング
手段とを有する。
【０００６】
【作用】かかる構成において、障害物の形状を特定する
データを読み込み、そのデータに基づいて障害物の形状
をモデリングするように動作する。
データを読み込み、そのデータに基づいて障害物の形状
をモデリングするように動作する。
【０００７】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明に係る好適
な一実施例を詳細に説明する。 ＜第１の実施例＞図１は、第１の実施例における形状モ
デリング装置の構成を示す概略ブロック図である。図示
するように、形状モデリング装置１０は、入力データ読
み取り部１１、格子生成部１２、面の方程式計算部１
３、符号判定部１４、体積率，面積率計算部１５、障害
物輪郭描画部１６、重ね画き判定部１７、係数出力部１
８の各部で構成され、ディスプレイ２０、キー・ボード
３０が接続されている。
な一実施例を詳細に説明する。 ＜第１の実施例＞図１は、第１の実施例における形状モ
デリング装置の構成を示す概略ブロック図である。図示
するように、形状モデリング装置１０は、入力データ読
み取り部１１、格子生成部１２、面の方程式計算部１
３、符号判定部１４、体積率，面積率計算部１５、障害
物輪郭描画部１６、重ね画き判定部１７、係数出力部１
８の各部で構成され、ディスプレイ２０、キー・ボード
３０が接続されている。
【０００８】以下、以上の構成からなる本装置の動作を
図２に示すフローチャートに従って説明する。所定の初
期化が終了し本装置の利用が開始されると、まず入力デ
ータ読み取り部１１にて、解析領域の範囲とその領域の
分割数あるいは分割幅（ｘ，ｙ，ｚの３方向分）を読み
取る（ステップＳ１１）。この読み取り方法は、予め本
装置の内部にテキスト・イメージでデータを作成してお
き、そのデータを読み込むようにしても良いし、ディス
プレイ２０にデータの入力を促すメッセージを出力して
該ディスプレイ２０から読み取るようにしても良い。
図２に示すフローチャートに従って説明する。所定の初
期化が終了し本装置の利用が開始されると、まず入力デ
ータ読み取り部１１にて、解析領域の範囲とその領域の
分割数あるいは分割幅（ｘ，ｙ，ｚの３方向分）を読み
取る（ステップＳ１１）。この読み取り方法は、予め本
装置の内部にテキスト・イメージでデータを作成してお
き、そのデータを読み込むようにしても良いし、ディス
プレイ２０にデータの入力を促すメッセージを出力して
該ディスプレイ２０から読み取るようにしても良い。
【０００９】例えば、図３に示すような３面図で与えら
れた障害物のまわりの流体の流れを解析する場合を例に
説明すると、表１に示すようなデータを読み取らせてや
れば良い。
れた障害物のまわりの流体の流れを解析する場合を例に
説明すると、表１に示すようなデータを読み取らせてや
れば良い。
【００１０】
【表１】
【００１１】この場合、ｘ，ｙ，ｚの３方向すべてにお
いて分割幅は３．０である。次に、格子生成部１２にお
いて、ステップＳ１１で読み取ったデータに基づき、差
分法解析で使用される格子を生成し、格子点の座標値等
のデータを作成し、保持する（ステップＳ１２）。そし
て、入力データ読み取り部１１よりこれから計算する障
害物の描画を複数個重ね書きするか否かを示す描画モー
ドを読み込み、選択する（ステップＳ１３）。本例の場
合、障害物は１つなので、重ね書きをしないモードが選
択される。
いて分割幅は３．０である。次に、格子生成部１２にお
いて、ステップＳ１１で読み取ったデータに基づき、差
分法解析で使用される格子を生成し、格子点の座標値等
のデータを作成し、保持する（ステップＳ１２）。そし
て、入力データ読み取り部１１よりこれから計算する障
害物の描画を複数個重ね書きするか否かを示す描画モー
ドを読み込み、選択する（ステップＳ１３）。本例の場
合、障害物は１つなので、重ね書きをしないモードが選
択される。
【００１２】次に、座標値の入力か否かを判断し（ステ
ップＳ１４）、ここで座標値の入力であれば、入力デー
タ読み取り部１１にて、図４に示す障害物を構成してい
る面を特定するために、各面内に位置する代表的な３つ
の点、すなわち点１，点２，点３の座標値（ｘ，ｙ，
ｚ）を読み込む（ステップＳ１５）。このとき、ｘ，
ｙ，ｚ面に平行な面については、３次元空間内領域の下
限界及び上限界という観点から障害物の存在領域を特定
できる。従って、本例においては、面ｏａｂｃが唯一ス
テップＳ１５での対象となる。また、面ｏａｂｃ内に含
まれる代表的な３つの点としては、点ｏ，点ａ，点ｂな
どが考えられる。このとき、便宜上点ｏを３次元空間内
の座標原点として処理するならば、ステップＳ１５で読
み込ませるべきデータは表２に示すようなものである。
ップＳ１４）、ここで座標値の入力であれば、入力デー
タ読み取り部１１にて、図４に示す障害物を構成してい
る面を特定するために、各面内に位置する代表的な３つ
の点、すなわち点１，点２，点３の座標値（ｘ，ｙ，
ｚ）を読み込む（ステップＳ１５）。このとき、ｘ，
ｙ，ｚ面に平行な面については、３次元空間内領域の下
限界及び上限界という観点から障害物の存在領域を特定
できる。従って、本例においては、面ｏａｂｃが唯一ス
テップＳ１５での対象となる。また、面ｏａｂｃ内に含
まれる代表的な３つの点としては、点ｏ，点ａ，点ｂな
どが考えられる。このとき、便宜上点ｏを３次元空間内
の座標原点として処理するならば、ステップＳ１５で読
み込ませるべきデータは表２に示すようなものである。
【００１３】
【表２】
【００１４】表２に示した座標値はすべて、図３から特
定できる。次に、面の方程式計算部１３にて、表２の座
標値を基に面の方程式を求める（ステップＳ１６）。こ
こでは、公式化されている４行４列の面の方程式をサラ
スの方法で展開した代数方程式を用意しておき、表２の
値を使ってこの代数方程式内に含まれている各係数を求
めるようにしておけば良い。図４の例の場合、 ＦＶ＝−１２５ｙ＋５０ｚ＝０ …（１） を意味すべく、変数ｙの係数として“−１２５”、変数
ｚの係数として“５０”という結果が得られ、保持され
る（図５参照）。
定できる。次に、面の方程式計算部１３にて、表２の座
標値を基に面の方程式を求める（ステップＳ１６）。こ
こでは、公式化されている４行４列の面の方程式をサラ
スの方法で展開した代数方程式を用意しておき、表２の
値を使ってこの代数方程式内に含まれている各係数を求
めるようにしておけば良い。図４の例の場合、 ＦＶ＝−１２５ｙ＋５０ｚ＝０ …（１） を意味すべく、変数ｙの係数として“−１２５”、変数
ｚの係数として“５０”という結果が得られ、保持され
る（図５参照）。
【００１５】そして、ステップＳ１６で求めた面のどち
ら側が障害物の存在する領域なのかを特定するために、
図３及び図４に示す障害物内部に位置する点の座標値を
入力データ読み取り部１１より読み込む（ステップＳ１
７）。ここで、ＦＶの値が負である領域が障害物存在領
域であることを、ＦＡＶＯＲ法による体積率，面積率計
算部内１５に予め定義しておく必要がある。例えば、表
３に示すようなデータが考えられる。
ら側が障害物の存在する領域なのかを特定するために、
図３及び図４に示す障害物内部に位置する点の座標値を
入力データ読み取り部１１より読み込む（ステップＳ１
７）。ここで、ＦＶの値が負である領域が障害物存在領
域であることを、ＦＡＶＯＲ法による体積率，面積率計
算部内１５に予め定義しておく必要がある。例えば、表
３に示すようなデータが考えられる。
【００１６】
【表３】
【００１７】この表３の値を前記式（１）に代入する
と、ＦＶの値は負値となる。従って、ステップＳ１６で
求めた変数ｙの係数“−１２５”と、変数ｚの係数“５
０”という結果は、このままステップＳ２０で使用す
る。場合によっては、 ＦＶ＝１２５ｙ−５０ｚ＝０ …（２） という形で面の方程式が求められることがある。この場
合、確かに障害物内部に存在する点ｉの座標値（表３）
を代入してもＦＶの値は負にならない。従って、面の方
程式の値を判定し（ステップＳ１８）、負でなければ面
の方程式（２）の係数の符号をすべて変える必要がある
（ステップＳ１９、（＋）であれば（−）へ、（−）で
あれば（＋）へ変える）。
と、ＦＶの値は負値となる。従って、ステップＳ１６で
求めた変数ｙの係数“−１２５”と、変数ｚの係数“５
０”という結果は、このままステップＳ２０で使用す
る。場合によっては、 ＦＶ＝１２５ｙ−５０ｚ＝０ …（２） という形で面の方程式が求められることがある。この場
合、確かに障害物内部に存在する点ｉの座標値（表３）
を代入してもＦＶの値は負にならない。従って、面の方
程式の値を判定し（ステップＳ１８）、負でなければ面
の方程式（２）の係数の符号をすべて変える必要がある
（ステップＳ１９、（＋）であれば（−）へ、（−）で
あれば（＋）へ変える）。
【００１８】次に、体積率，面積率計算部１５にて、Ｆ
ＡＶＯＲ法により、セル内の流体通過可能体積のセル体
積に対する比率（体積率）と、各セル面内の流体通過可
能な面積（面積率）を求める（ステップＳ２１）。この
ＦＡＶＯＲ法によれば、セル内を横切るような状態で障
害物の周辺形状が位置していてもその輪郭をある程度認
識した状態で流体シミュレーションが可能となる。この
方法を使用しない差分法では、直方体若しくは立方体の
セル中に障害物が存在するか否かだけで判断するため、
障害物の輪郭が直方体若しくは立方体でむしり取られた
ようなものになってしまう。
ＡＶＯＲ法により、セル内の流体通過可能体積のセル体
積に対する比率（体積率）と、各セル面内の流体通過可
能な面積（面積率）を求める（ステップＳ２１）。この
ＦＡＶＯＲ法によれば、セル内を横切るような状態で障
害物の周辺形状が位置していてもその輪郭をある程度認
識した状態で流体シミュレーションが可能となる。この
方法を使用しない差分法では、直方体若しくは立方体の
セル中に障害物が存在するか否かだけで判断するため、
障害物の輪郭が直方体若しくは立方体でむしり取られた
ようなものになってしまう。
【００１９】次に、障害物輪郭描画部１６にて、ステッ
プＳ２１で求めた体積率及び面積率から障害物の輪郭デ
ータを作成し、障害物の輪郭をディスプレイ２０に描画
する（ステップＳ２２）。本例では、結果は図４に示す
ようなものとなる。そして、重ね画き判定部１７にて、
処理続行か判断し（ステップＳ２３）、別の障害物に対
してもステップＳ１３からステップＳ２２までの処理を
行う場合には処理続行が選択される。本例では、障害物
は他にないのでステップＳ２４に移る。
プＳ２１で求めた体積率及び面積率から障害物の輪郭デ
ータを作成し、障害物の輪郭をディスプレイ２０に描画
する（ステップＳ２２）。本例では、結果は図４に示す
ようなものとなる。そして、重ね画き判定部１７にて、
処理続行か判断し（ステップＳ２３）、別の障害物に対
してもステップＳ１３からステップＳ２２までの処理を
行う場合には処理続行が選択される。本例では、障害物
は他にないのでステップＳ２４に移る。
【００２０】次に、係数出力部１８にて、図５に示すよ
うな結果をディスプレイ２０若しくはファイルに書き込
んで終了する（ステップＳ２４）。尚、この結果を保持
しておけば、ステップＳ１４にて、“Ｎｏ”の選択をし
た後、ステップＳ２０にて、この結果を読み込ませるこ
とで図４の形状モデリングがいつでも再現できる。この
ように、第１の実施例によれば、解析領域のモデル化を
行う際に、必要となる障害物の定義において、障害物を
構成する各面内に存在する３つの点、すなわち点１，点
２，点３の座標値（ｘ，ｙ，ｚ）を入力するだけで済ま
せられるという効果がある。
うな結果をディスプレイ２０若しくはファイルに書き込
んで終了する（ステップＳ２４）。尚、この結果を保持
しておけば、ステップＳ１４にて、“Ｎｏ”の選択をし
た後、ステップＳ２０にて、この結果を読み込ませるこ
とで図４の形状モデリングがいつでも再現できる。この
ように、第１の実施例によれば、解析領域のモデル化を
行う際に、必要となる障害物の定義において、障害物を
構成する各面内に存在する３つの点、すなわち点１，点
２，点３の座標値（ｘ，ｙ，ｚ）を入力するだけで済ま
せられるという効果がある。
【００２１】＜第２の実施例＞次に、図面を参照しなが
ら本発明に係る第２の実施例を詳細に説明する。差分法
による流体数値計算において障害物の輪郭がセル内部を
横切る場合でも、該障害物の輪郭を正確に捕らえられる
ＦＡＶＯＲ法をプログラム化した従来の形状モデリング
装置では、障害物をモデル化する場合に、その障害物を
構成する平面あるいは曲面を、以下に示すようなカッコ
のない２次関数で指定するように限定されており、しか
もその各項の係数のみを入力させている。
ら本発明に係る第２の実施例を詳細に説明する。差分法
による流体数値計算において障害物の輪郭がセル内部を
横切る場合でも、該障害物の輪郭を正確に捕らえられる
ＦＡＶＯＲ法をプログラム化した従来の形状モデリング
装置では、障害物をモデル化する場合に、その障害物を
構成する平面あるいは曲面を、以下に示すようなカッコ
のない２次関数で指定するように限定されており、しか
もその各項の係数のみを入力させている。
【００２２】 CX2(i)・x2+CY2(i)・y2+CZ2(i)・z2 +CXY(i)・x・y+CYZ(i)・y・z+CXZ(i)・x・z +CX(i)・x+CY(i)・y+CZ(i)・z+CRXY(i)・ √(x2+y2)+CC(i)=0 …（３） 即ち、中心座標が（１，１，１）で半径２の球を障害物
としてモデル化する場合でも、 (x-1)2+(y-1)2+(z-1)2-4=0 …（４） という入力は許さずに、これを展開した、 x2-2x+y2-2y+z2-2z-1=0 …（５） を示唆すべく、 CX2(1)=1.0,CX(1)=-2.0, CY2(1)=1.0,CY(1)=-2.0, CZ2(1)=1.0,CZ(1)=-2.0, CC(1)=-1.0 …（６） という入力をさせている。ここで、CX2(1),CX(1),CY2
(1),CY(1),CZ2(1),CZ2(1)はそれぞれ、x 2,x,y2,y,z2,z
各項の係数、CC(1) は定数項を表わしている。
としてモデル化する場合でも、 (x-1)2+(y-1)2+(z-1)2-4=0 …（４） という入力は許さずに、これを展開した、 x2-2x+y2-2y+z2-2z-1=0 …（５） を示唆すべく、 CX2(1)=1.0,CX(1)=-2.0, CY2(1)=1.0,CY(1)=-2.0, CZ2(1)=1.0,CZ(1)=-2.0, CC(1)=-1.0 …（６） という入力をさせている。ここで、CX2(1),CX(1),CY2
(1),CY(1),CZ2(1),CZ2(1)はそれぞれ、x 2,x,y2,y,z2,z
各項の係数、CC(1) は定数項を表わしている。
【００２３】しかし、式（６）のような入力のみを受け
付ける方法では、先に示した球形の障害物について配置
したい位置が（１，１，１）ではなく（２，２，２）で
あった場合に、 x2-4x+y2-4y+z2-4z+8=0 …（７） を示唆すべく、 CX2(1)=1.0,CX(1)=-4.0, CY2(1)=1.0,CY(1)=-4.0, CZ2(1)=1.0,CZ(1)=-4.0, CC(1)=8.0 …（８） という形で入力し直す必要があった。式（７）を得るに
は、式（４）において、“１”を“２”に置き換えて利
用者がいちいち展開してやる必要があった。このように
配置だけをずらそうとするだけで、いちいち球を表す方
程式を基に、展開操作を施さなければならなかった。
付ける方法では、先に示した球形の障害物について配置
したい位置が（１，１，１）ではなく（２，２，２）で
あった場合に、 x2-4x+y2-4y+z2-4z+8=0 …（７） を示唆すべく、 CX2(1)=1.0,CX(1)=-4.0, CY2(1)=1.0,CY(1)=-4.0, CZ2(1)=1.0,CZ(1)=-4.0, CC(1)=8.0 …（８） という形で入力し直す必要があった。式（７）を得るに
は、式（４）において、“１”を“２”に置き換えて利
用者がいちいち展開してやる必要があった。このように
配置だけをずらそうとするだけで、いちいち球を表す方
程式を基に、展開操作を施さなければならなかった。
【００２４】第２の実施例は、上記課題を解決するため
に成されたもので、形状を表す関数があるような形状で
は、その形状を特定する形状関数による入力を許し、特
定のパラメータ変更を簡単に反映できる形状モデリング
装置を提供することを目的とする。図６は、第２の実施
例における形状モデリング装置の構成を示すブロック図
である。図中、１１は入力データ読み取り部、１２は格
子生成部、１５は体積率、面積率計算部、１６は障害物
輪郭描画部、１７は重ね画き判定部、１８は係数出力
部、１９は特定形状関数フラグ判定部、２０はディスプ
レイ、及び３０はキーボードである。
に成されたもので、形状を表す関数があるような形状で
は、その形状を特定する形状関数による入力を許し、特
定のパラメータ変更を簡単に反映できる形状モデリング
装置を提供することを目的とする。図６は、第２の実施
例における形状モデリング装置の構成を示すブロック図
である。図中、１１は入力データ読み取り部、１２は格
子生成部、１５は体積率、面積率計算部、１６は障害物
輪郭描画部、１７は重ね画き判定部、１８は係数出力
部、１９は特定形状関数フラグ判定部、２０はディスプ
レイ、及び３０はキーボードである。
【００２５】以下、以上の構成からなる本装置の動作を
図７に示すフローチャートに従って説明する。所定の初
期化が終了し本装置の利用が開始されると、まず入力デ
ータ読み取り部１１にて、解析領域の範囲とその領域の
分割数あるいは分割幅（ｘ，ｙ，ｚの３方向分）を読み
取る（ステップＳ３１）。この読み取り方法は、予め本
装置の内部にテキスト・イメージでデータを作成してお
き、そのデータを読み込むようにしても良いし、ディス
プレイ２０にデータの入力を促すメッセージを出力して
該ディスプレイ２０から読み取るようにしても良い。
図７に示すフローチャートに従って説明する。所定の初
期化が終了し本装置の利用が開始されると、まず入力デ
ータ読み取り部１１にて、解析領域の範囲とその領域の
分割数あるいは分割幅（ｘ，ｙ，ｚの３方向分）を読み
取る（ステップＳ３１）。この読み取り方法は、予め本
装置の内部にテキスト・イメージでデータを作成してお
き、そのデータを読み込むようにしても良いし、ディス
プレイ２０にデータの入力を促すメッセージを出力して
該ディスプレイ２０から読み取るようにしても良い。
【００２６】例えば、図８に示すように中心座標が
（１，１，１）で、半径が“２”の球のまわりの流体の
流れを解析する場合を例に説明すると、表４に示すよう
なデータを読み取らせてやれば良い。
（１，１，１）で、半径が“２”の球のまわりの流体の
流れを解析する場合を例に説明すると、表４に示すよう
なデータを読み取らせてやれば良い。
【００２７】
【表４】
【００２８】この場合、ｘ，ｙ，ｚ３方向すべてにおい
て分割幅は３．０である。次に、格子生成部１２におい
て、ステップＳ３１で読み取ったデータに基づき、差分
法解析で使用される格子を生成し、格子点の座標値等の
データを作成し、保持する（ステップＳ３２）。そし
て、入力データ読み取り部１１よりこれから計算する障
害物の描画を複数個重ね書きするか否かを示す描画モー
ドを読み込み、選択する（ステップＳ３３）。本例の場
合、障害物は１つなので、重ね書きをしないモードが選
択される。
て分割幅は３．０である。次に、格子生成部１２におい
て、ステップＳ３１で読み取ったデータに基づき、差分
法解析で使用される格子を生成し、格子点の座標値等の
データを作成し、保持する（ステップＳ３２）。そし
て、入力データ読み取り部１１よりこれから計算する障
害物の描画を複数個重ね書きするか否かを示す描画モー
ドを読み込み、選択する（ステップＳ３３）。本例の場
合、障害物は１つなので、重ね書きをしないモードが選
択される。
【００２９】次に、入力データ読み取り部１１にて、障
害物を表す入力データを読み込み、特定形状関数フラグ
判定部１９にて、特定形状関数フラグが立っているかを
判定する（ステップＳ３４）。このときの入力例は、図
９に示すようなものである。図９のＦＬＧ（ｉ）は球や
円などのような特定の形状を表すか否かを示すフラグで
あり、ＦＬＧ（ｉ）＝０の場合は一般的な２次関数を対
象にする（式（３）を参照）。図９では、ＦＬＧ（ｉ）
≠０なので、特定の形状を表す関数を利用することを示
している。その値は“２”であり、表５のような対応表
を予め作成しておくことにより、球の方程式を利用する
ものであることが識別できる（ステップＳ３５）。
害物を表す入力データを読み込み、特定形状関数フラグ
判定部１９にて、特定形状関数フラグが立っているかを
判定する（ステップＳ３４）。このときの入力例は、図
９に示すようなものである。図９のＦＬＧ（ｉ）は球や
円などのような特定の形状を表すか否かを示すフラグで
あり、ＦＬＧ（ｉ）＝０の場合は一般的な２次関数を対
象にする（式（３）を参照）。図９では、ＦＬＧ（ｉ）
≠０なので、特定の形状を表す関数を利用することを示
している。その値は“２”であり、表５のような対応表
を予め作成しておくことにより、球の方程式を利用する
ものであることが識別できる（ステップＳ３５）。
【００３０】
【表５】
【００３１】従って、図９に示されるＳＰＡ（１），Ｓ
ＰＢ（１），ＳＰＣ（１），ＳＰＲ（１）の各値はすべ
て球の方程式に含まれるパラメータであることを認識す
る。即ち、球の方程式の一般形を、 (x-a)2+(y-b)2+(z-c)2-r2=0 …（９） とすれば、ＳＰＡ（１），ＳＰＢ（１），ＳＰＣ
（１），ＳＰＲ（１）は、それぞれ式（９）中の
“ａ”，“ｂ”，“ｃ”，“ｒ”を意味していると認識
する。さて後のステップＳ３８では、ある平面ないしは
曲面を境界にしてそのどちら側に実際に障害物があるか
を判定して流体の通過可能な領域を計算していく。ここ
での計算においては、利用する方程式として、平面の方
程式を用意したり、球の方程式を用意したりという具合
いに多種類用意するよりは、式（３）のような一般形の
方程式を１つだけ用意しておき、それを処理した方が効
率的である。
ＰＢ（１），ＳＰＣ（１），ＳＰＲ（１）の各値はすべ
て球の方程式に含まれるパラメータであることを認識す
る。即ち、球の方程式の一般形を、 (x-a)2+(y-b)2+(z-c)2-r2=0 …（９） とすれば、ＳＰＡ（１），ＳＰＢ（１），ＳＰＣ
（１），ＳＰＲ（１）は、それぞれ式（９）中の
“ａ”，“ｂ”，“ｃ”，“ｒ”を意味していると認識
する。さて後のステップＳ３８では、ある平面ないしは
曲面を境界にしてそのどちら側に実際に障害物があるか
を判定して流体の通過可能な領域を計算していく。ここ
での計算においては、利用する方程式として、平面の方
程式を用意したり、球の方程式を用意したりという具合
いに多種類用意するよりは、式（３）のような一般形の
方程式を１つだけ用意しておき、それを処理した方が効
率的である。
【００３２】そこで、ステップＳ３６にて、式（３）と
式（９）との間の係数変換を自動的に行う。本例の場合
は、球の方程式を利用し、そのパラメータが与えられて
いるケース（図９）であることがわかっているため、図
１０に示す変換を実行すれば良い。次に、体積率，面積
率計算部１５にて、ＦＡＶＯＲ法により、セル内の流体
通過可能体積のセル体積に対する比率（体積率）と、各
セル面内の流体通過可能な面積（面積率）を求める（ス
テップＳ３８）。このＦＡＶＯＲ法によれば、セル内を
横切るような状態で障害物の周辺形状が位置していても
その輪郭をある程度認識した状態で流体シミュレーショ
ンが可能となる。この方法を使用しない差分法では、直
方体若しくは立方体のセル中に障害物が存在するか否か
だけで判断するため、障害物の輪郭が直方体若しくは立
方体でむしり取られたようなものになってしまう。
式（９）との間の係数変換を自動的に行う。本例の場合
は、球の方程式を利用し、そのパラメータが与えられて
いるケース（図９）であることがわかっているため、図
１０に示す変換を実行すれば良い。次に、体積率，面積
率計算部１５にて、ＦＡＶＯＲ法により、セル内の流体
通過可能体積のセル体積に対する比率（体積率）と、各
セル面内の流体通過可能な面積（面積率）を求める（ス
テップＳ３８）。このＦＡＶＯＲ法によれば、セル内を
横切るような状態で障害物の周辺形状が位置していても
その輪郭をある程度認識した状態で流体シミュレーショ
ンが可能となる。この方法を使用しない差分法では、直
方体若しくは立方体のセル中に障害物が存在するか否か
だけで判断するため、障害物の輪郭が直方体若しくは立
方体でむしり取られたようなものになってしまう。
【００３３】次に、障害物輪郭描画部１６にて、ステッ
プＳ３８で求めた体積率及び面積率から障害物の輪郭デ
ータを作成し、障害物の輪郭をディスプレイ２０に描画
する（ステップＳ３９）。そして、重ね画き判定部１７
にて、処理続行か判断し（ステップＳ４０）、別の障害
物に対してもステップＳ３３からステップＳ３９までの
処理を行う場合には処理続行が選択される。本例では、
障害物は他にないのでステップＳ４１に移る。
プＳ３８で求めた体積率及び面積率から障害物の輪郭デ
ータを作成し、障害物の輪郭をディスプレイ２０に描画
する（ステップＳ３９）。そして、重ね画き判定部１７
にて、処理続行か判断し（ステップＳ４０）、別の障害
物に対してもステップＳ３３からステップＳ３９までの
処理を行う場合には処理続行が選択される。本例では、
障害物は他にないのでステップＳ４１に移る。
【００３４】次に、係数出力部１８にて、図１１に示す
ような結果をディスプレイ２０若しくはファイルに書き
込んで終了する。さて、ディスプレイ２０に描画された
障害物を確認した際に、その配置位置に誤りがあること
に気付き、その配置位置を（１，１，１）から（２，
２，２）へ変える場合には、一般的な数学の知識から式
（９）中のａ，ｂ，ｃを“１”から“２”に変えれば良
いことはすぐわかる。即ち、本例の場合は、図９に示し
たＳＰＡ（１），ＳＰＢ（１），ＳＰＣ（１）の値を
“１”から“２”へ変更して（図１２参照）、ステップ
Ｓ３１から再実行するだけで良い。
ような結果をディスプレイ２０若しくはファイルに書き
込んで終了する。さて、ディスプレイ２０に描画された
障害物を確認した際に、その配置位置に誤りがあること
に気付き、その配置位置を（１，１，１）から（２，
２，２）へ変える場合には、一般的な数学の知識から式
（９）中のａ，ｂ，ｃを“１”から“２”に変えれば良
いことはすぐわかる。即ち、本例の場合は、図９に示し
たＳＰＡ（１），ＳＰＢ（１），ＳＰＣ（１）の値を
“１”から“２”へ変更して（図１２参照）、ステップ
Ｓ３１から再実行するだけで良い。
【００３５】このように、第２の実施例によれば、球や
円柱などのように、その形状を表す関数があるような形
状では、その形状を特定する形状関数による入力を許
し、配置したい位置や半径などの特定のパラメータ変更
を簡単に反映させることが可能となる。尚、本発明は、
複数の機器から構成されるシステムに適用しても、１つ
の機器から成る装置に適用しても良い。
円柱などのように、その形状を表す関数があるような形
状では、その形状を特定する形状関数による入力を許
し、配置したい位置や半径などの特定のパラメータ変更
を簡単に反映させることが可能となる。尚、本発明は、
複数の機器から構成されるシステムに適用しても、１つ
の機器から成る装置に適用しても良い。
【００３６】また、本発明はシステム或いは装置にプロ
グラムを供給することによって達成される場合にも適用
できることは言うまでもない。
グラムを供給することによって達成される場合にも適用
できることは言うまでもない。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、障
害物を特定する簡単な入力だけで障害物の形状をモデル
化することが可能となる。
害物を特定する簡単な入力だけで障害物の形状をモデル
化することが可能となる。
【図１】第１の実施例における形状モデリング装置の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施例における動作手順を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図３】第１の実施例における障害物の寸法を示す三角
図である。
図である。
【図４】第１の実施例における障害物の見取り図であ
る。
る。
【図５】第１の実施例でディスプレイに表示される結果
を示す図である。
を示す図である。
【図６】第２の実施例における形状モデリング装置の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図７】第２の実施例における動作手順を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図８】第２の実施例における障害物の見取り図であ
る。
る。
【図９】第２の実施例における障害物を表す入力データ
である。
である。
【図１０】第２の実施例における係数変換を示す図であ
る。
る。
【図１１】第２の実施例でディスプレイに表示される結
果を示す図である。
果を示す図である。
【図１２】第２の実施例で障害物の配置を変更する際の
入力データである。
入力データである。
１０ 形状モデリング装置 １１ 入力データ読み取り部 １２ 格子生成部 １３ 面の方程式計算部 １４ 符号判定部 １５ 体積率，面積率計算部 １６ 障害物輪郭描画部 １７ 重ね書き判定部 １８ 係数出力部 １９ 特定形状関数フラグ判定部 ２０ ディスプレイ ３０ キー・ボード
Claims (2)
- 【請求項１】 障害物の形状を作成する形状モデリング
装置において、 障害物の形状を特定するデータを読み込む読み込み手段
と、 該読み込み手段で読み込んだデータに基づいて、障害物
の形状をモデル化する形状モデリング手段とを有するこ
とを特徴とする形状モデリング装置。 - 【請求項２】前記読み込み手段は、障害物の形状に応じ
て該形状を特定する形状関数を入力することを特徴とす
る請求項１記載の形状モデリング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5138122A JPH06348790A (ja) | 1993-06-10 | 1993-06-10 | 形状モデリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5138122A JPH06348790A (ja) | 1993-06-10 | 1993-06-10 | 形状モデリング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06348790A true JPH06348790A (ja) | 1994-12-22 |
Family
ID=15214487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5138122A Withdrawn JPH06348790A (ja) | 1993-06-10 | 1993-06-10 | 形状モデリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06348790A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6159456B1 (ja) * | 2016-09-16 | 2017-07-05 | 株式会社グリーン社会研究所 | 水域環境シミュレーション装置、水域環境シミュレーション方法及びプログラム |
-
1993
- 1993-06-10 JP JP5138122A patent/JPH06348790A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6159456B1 (ja) * | 2016-09-16 | 2017-07-05 | 株式会社グリーン社会研究所 | 水域環境シミュレーション装置、水域環境シミュレーション方法及びプログラム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000905 |