在对物理现象进行数值性解析的数值解析方法中计算物理量的物理量计算方法，其特征在于，包括物理量计算步骤，计算被分割为多个分割区域的解析区域中的物理量，在该物理量计算步骤中，使用离散化的控制方程式和计算用数据模型计算上述物理量，上述控制方程式以仅使用不需要上述分割区域的顶点的坐标(Vertex)及该顶点的连接信息(Connectivity)的量的方式根据加权残值法导出，在上述计算用数据模型中，具有各上述分割区域的体积及表示相邻的上述分割区域之间的边界面的特性的边界面特性量，来作为不需要上述分割区域的顶点的坐标(Vertex)及该顶点的连接信息(Connectivity)的量。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种物理量计算方法、数值解析方法、物理量计算程序、数值解析程序、物理量计算装置及数值解析装置。
技术介绍
一直以来，作为通过数值解析求出流速分布、应力分布及热分布等的数值解析方法，例如已知有限要素法、有限体积法、体素法及粒子法。该数值解析方法一般由预处理、求解处理和后处理构成。并且，在预处理中做成计算用数据模型，在求解处理中，使用该计算用数据模型及离散化的控制方程式(以下称为离散化控制方程式)，进行上述物理量的计算。现有的有限体积法中，例如将解析区域分割为多个区域，使用各分割区域的体积、相邻的分割区域的边界面的面积及该边界面的法线矢量，计算各分割区域中的物理量。在有限体积法中，在预处理中做成包括各分割区域的顶点的坐标(Vertex)的计算用数据模型(通常称为网格(mesh))，在求解处理中使用该计算用数据模型中含有的Vertex等，算出上述分割区域的体积、边界面的面积及边界面的法线矢量，使用这些值进行物理量的计算。Vertex是用于规定分割区域的几何学形状的量。因此，可以说在有限体积法中，在求解处理中使用分割区域的几何学形状，进行分割区域的体积、边界面的面积及边界面的法线矢量的计算。进一步，在有限体积法中，也可以具有部分为满足相邻的分割区域中的顶点共享的条件的部分。因此，在有限体积法中，存在对分割区域的制约略有缓和的情况，但利用的解析要素类型例如限定为四元要素、六元要素、棱柱要素、棱锥要素等。此外，如专利文献I所示，也提出了不限定解析要素类型的有限体积法。但这种不限定解析要素类型的有限体积法中，也和上述现有的有限体积法一样，在预处理中做成包括各分割区域的顶点的坐标(Vertex)的计算用数据模型，在求解处理中使用该计算用数据模型中含有的Vertex等,进行物理量的计算。并且，众所周知，有限要素法是使用内插函数算出各分割区域中的物理量的方法，但和有限体积法一样，在求解处理中，使用由Vertex等规定的分割区域的几何学形状。体素法及粒子法和有限要素法、有限体积法相比，是可容易地做成计算用数据模型的数值解析方法。体素法是如下方法将由基本上同一尺寸的长方体形状的多个体素(正交格子)定义解析区域的体素数据，作为计算用数据模型做成，进行利用了该体素数据的物理量计算，从而进行数值解析。作为体素法从大的方面划分为加权残值法类型，使用加权残值法下的控制方程式；非积分法类型，例如使用元胞自动机模型、格子波尔兹曼模型(latticeBoltzmann model)等。并且,根据该体素法,作为体素数据,不需要Vertex等。根据该体素法，用体素分割解析区域，从而可容易地定义解析区域，可短时间内做成计算用数据模型。另一方面,粒子法(particle method)是如下方法将由多个粒子定义解析区域的粒子数据，作为计算用数据模型做成，进行使用了该粒子数据的物理量计算，从而进行数值解析。粒子法中，作为控制方程式，在非积分法类型中使用粒子间相互作用模型。在粒子法中，因没有分割区域，所以不需要Vertex等。根据该粒子法，通过对解析区域例如均匀配置粒子，可容易地定义解析区域，可短时间内做成计算用数据模型。在先技术文献 专利文献专利文献I :美国专利申请公开第2008/0021684号说明书
技术实现思路
专利技术要解决的问题如现有的有限要素法、有限体积法等数值解析方法所示，在求解处理中使用分割区域的几何学形状时，对于计算用数据模型，当然需要使之具有表示分割区域的几何学形状的数据。为了定义分割区域的几何学形状，除了 Vertex外，还需要顶点的连接信息(Connectivity of Vertex、以下简称为Connectivity)。因此,在有限要素法、有限体积法中，需要使计算用数据模型具有Vertex和Connectivity。此外,具体而言，Connectivity由对全部分割区域的顶点依次附加的全部节点代码和在一个分割区域内对顶点依次附加的局部节点代码的对应信息定义。众所周知,这种具有Vertex和Connectivity的计算用数据模型在做成时需要非常庞大的作业。例如，在有限要素法中使用的计算用数据模型中，如图I所示，需要满足邻接的分割区域必须共享Vertex这一条件地做成计算用数据模型，为使所有分割区域满足这一条件，需要非常庞大的时间。另一方面，在有限体积法中使用的计算用数据模型如图2所示，允许存在不被邻接的分割区域共享的Vertex，所以和有限要素法相比，网格生成的自由度增加。但在有限体积法中，需要在不共享的Vertex至少存在于邻接的分割区域的边上、及一般情况下使分割区域的形状与预先设定的解析要素类型对应这二个条件下，做成计算用数据模型，网格生成很难说自由度较大。并且近年来,对从三维CAD (Computer Aided Design :计算机辅助设计)数据等三维形状数据提取的解析区域进行数值解析。但是，三维形状数据不是在数值解析中形成的数据，含有表示面重叠、面交叉、面间间隙、小孔等的数据，包括很多不适于做成具有Vertex和Connectivity的计算用数据模型的条件。因此，为了可做成这些具有Vertex和Connectivity的计算用数据模型，需要修正或变更三维形状数据。并且，为了可做成具有Vertex和Connectivity的计算用数据模型,在修正或变更三维形状数据时,需要进行经验积累、试验错误所需的非常庞大的手工作业。这是实际利用有限要素法、有限体积法时的较大问题。并且，如有限体积法那样在求解处理中进行分解区域的体积、边界面的面积及边界面的法线矢量的计算时，求解处理中的计算量进一步增加，求解处理中的计算负荷进一步增大。在体素法中，虽然可短时间内做成计算用数据模型，但存在以下问题。体素法基本上由解析区域完全相同尺寸的体素(正交格子)定义。通常在有限要素法、有限体积法中，通过将想得到较高解析精度的区域的要素尺寸(分割区域的尺寸)设定得较小，从而对该区域进行正确的物理量计算，并将其他区域的要素尺寸设定得较大，从而降低对该区域的计算负荷。但在体素法中，因所有体素基本是同一尺寸，所以将体素设定得较小时，计算负荷变得非常大，将体素设定得较大时，解析精度恶化。并且，在体素法中，需要通过排列同一尺寸的体素(正交格子)来定义解析区域，因此存在在和外部区域的边界附近无法使解析区域平 滑、而变为阶梯状的情况。即，即使实际上想解析的区域具有斜面、曲面等，在体素数据中，该区域也表现为阶梯状。因此，体素法中的解析区域形状和实际想解析的区域形状不同，解析精度恶化。对此提出了以下称为切割单元法的改良方法将体素数据的阶梯状的区域沿着实际想解析的区域所具有的斜面、曲面切断(边界校正)。但是，根据该改良方法，通过该边界校正，易产生非常小的分割区域，当生成这种小的分割区域时，会导致解析精度的恶化。并且，在该改良方法中，为形成切割单元及在求解处理中，使用Vertex。如上所述，在不进行边界校正的体素法中，虽然不需要Vertex，但在体素的生成、即所谓网格生成中存在界限。即，当要获得充分的解析精度时，体素数增加、求解处理中的计算负荷也增加，成为问题。进一步，在进行边界校正的体素法的改良方法中，结果需要Vertex，因此最终受到分割区本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：齐藤恒洋，植村健，吉田聪，高野茂喜，尾关义一，
申请(专利权)人：旭硝子株式会社，
类型：发明
国别省市：
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