计算用数据生成装置、计算用数据生成方法及计算用数据生成程序制造方法及图纸

生成进行数值解析时的计算用数据。具备：基于存储在参数存储单元中的参数，定义将包含对象物体的解析区域内分割成多个长方体的体素数据，对于各体素，赋予体素属性，存储在体素数据存储单元中的单元；使用体素的中心点，生成比体素的个数少的初始点数据，存储在初始点数据存储单元中的单元；基于存储在体素数据存储单元中的各体素的属性和存储在初始点数据存储单元中的初始点数据，在对象物体内定义由多个体素构成的分割区域，并将定义的分割区域数据存储在分割区域数据存储单元中的单元；基于存储在分割区域数据存储单元中的分割区域数据，生成各分割区域的边界面数据，将该边界面数据作为计算用数据而存储在计算用数据存储单元中的单元。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及生成用于进行数值解析的计算用数据的计算用数据生成装置、计算用数据生成方法及计算用数据生成程序。
技术介绍
以往，作为用于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，已知有例如有限元法、有限体积法、体素法及粒子法。这种数值解析方法通常由预处理、解算处理、后处理构成。并且，在预处理中生成计算用数据模型，在解算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笪ο以往的有限体积法例如将解析区域分割成多个区`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向量，计算各分割区域中的物理量。在有限体积法中，在预处理中，生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)，在解算处理中，使用该计算用数据模型包含的Vertex等，算出前述的分割区域的体积、边界面的面积及边界面的法线向量，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。由此，可以说在有限体积法中，在解算处理中，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向量的计笪ο此外，在有限体积法中，也可以具有相邻的分割区域中的顶点共有的条件部分不满足的部分。因此，在有限体积法中，对于分割区域的制约有时稍缓和，但利用的解析要素类型限定为例如四面体要素、六面体要素、三棱柱要素、棱锥体要素等。此外，如专利文献I所示，也提出了并未限定解析要素类型的有限体积法。但是，即使是这种未限定解析要素类型的有限体积法，也与前述的以往的有限体积法同样地，在预处理中，生成包含各分割区域的顶点的坐标(Vertex)的计算用数据模型，在解算处理中，使用该计算用数据模型包含的Vertex等进行物理量的计算。另外，有限元法众所周知那样是使用插补函数来算出各分割区域中的物理量的方法，但与有限体积法同样地，在解算处理中，使用由Vertex等规定的分割区域的几何学形状。体素法及粒子法与有限元法或有限体积法相比，是能够容易地生成计算用数据模型的数值解析方法。体素法是生成通过基本上同一尺寸的长方体形状的多个体素(正交格子)对解析区域进行定义的体素数据作为计算用数据模型，并进行使用了该体素数据的物理量计算由此来进行数值解析的方法。作为体素法，大体分为使用基于加权残值积分法的控制方程式的加权残值积分法类型和使用例如细胞自动机模型或格子玻尔兹曼模型等的非积分法类型。并且，根据该体素法，作为体素数据，不需要Vertex等。根据这种体素法，通过体素对解析区域进行分割，由此能够容易地定义解析区域，在短时间内能够生成计算用数据模型。另一方面，粒子法是生成通过多个粒子对解析区域进行定义的粒子数据作为计算用数据模型，进行使用了该粒子数据的物理量计算，由此进行数值解析的方法。粒子法在非积分法类型中利用粒子间相互作用模型作为控制方程式。在粒子法中，由于没有分割区域，因此不需要Vertex等。根据这种粒子法，通过在解析区域例如均匀地配置粒子而能够容易地定义解析区域，从而能够在短时间内生成计算用数据模型。在先技术文献专利文献专利文献1:美国专利申请公开第2008/0021684号说明书专利技术的概要如以往的有限元法或有限体积法等数值解析方法那样，在解算处理中使用分割区域的几何学形状时，当然对于计算用数据模型，必须具有表示分割区域的几何学形状的数据。为了对分割区域的几何学形状进行定义，除了 Vertex之外，还需要顶点的连结信息(Connectivity of Vertex,以下简称为Connectivity)。因此,在有限元法或有限体积法中，计算用数据模型需要具有Vertex和Connectivity。需要说明的是，具体而言，Connectivity通过对于全分割区域的顶点依次标注的整体节点编号与在一个分割区域内对于顶点依次标注的局部节点编号的对应信息来定义。这种具有Vertex和Connectivity的计算用数据模型众所周知那样生成中需要非常庞大的作业。例如，在有限元法所使用的计算用数据模型中，如附图说明图1所示，需要以满足相邻的分割区域必须共有Vertex这样的条件的方式生成计算用数据模型，为了使全部的分割区域满足该条件而需要非常庞大的时间。另一方面，如图2所示，在有限体积法中使用的计算用数据模型能够容许在相邻的分割区域不共有的Vertex的存在，与有限元法相比，网格生成的自由度相应地增加。然而，在有限体积法中，需要在不共有的Vertex至少存在于相邻的分割区域的边上、另外通常与预先设定了分割区域的形状的解析要素类型一致这样的条件中生成计算用数据模型，网格生成的自由度并不高。另外,近年来,对于从三维CAD (Computer Aided Design)数据等三维形状数据提取的解析区域进行数值解析。然而，三维形状数据不是在数值解析用中形成的数据，包括表示面的重叠、面的交叉、面间的间隙、微小孔等的数据，包括较多的不适合于具有Vertex和Connectivity的计算用数据模型的生成的条件。因此,为了能够生成具有这些Vertex和Connectivity的计算用数据模型而需要修正或变更三维形状数据。并且，为了修正或变更三维形状数据以能够生成具有Vertex和Connectivity的计算用数据模型,有必要进行需要经验或反复试验的非常庞大的人工作业。这是在实际应用中利用有限元法或有限体积法时的较大的问题。另外，如有限体积法那样在解算处理中进行分割区域的体积、边界面的面积及边界面的法线向量的计算时，解算处理中的计算量进一步增加，解算处理中的计算负荷进一步增大。在体素法中，虽然在短时间内能够生成计算用数据模型，但在以下的点上存在问题。体素法基本上由解析区域为全部相同尺寸的体素(正交格子)来定义。通常，在有限元法或有限体积法中，通过将要得到更高解析精度的区域的要素尺寸(分割区域的尺寸)较小地设定而对于该区域进行准确的物理量计算，而且通过将其他区域的要素尺寸较大地设定而减少该区域的计算负荷。然而，在体素法中，由于全部的体素基本上为相同尺寸，因此在较小地设定体素时，计算负荷非常大，在较大地设定体素时，解析精度变差。另外，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，因此在与外部区域的边界附近无法使解析区域平滑而有时成为阶梯状。即，实际上即使在要解析的区域具有斜面或曲面等的情况下，在体素数据中该区域也表示为阶梯状。因此，体素法中的解析区域形状实际上与要解析的区域形状不同，解析精度变差。相对于此，提出了将体素数据的阶梯状的区域沿着实际上要解析的区域具有的斜面或曲面进行切断(边界校正)的被称为切割单元法的改良方法。然而，根据该改良方法，通过该边界校正容易生成非常小的分割区域，在生成这种小的分割区域时，会导致解析精度的恶化。而且，在该改良方法中，在切割单元的形成用及解算处理中，利用Vertex。如以上那样，在未进行边界校正的体素法中，虽然不需要Vertex等，但体素的生成、即所谓网格生成中存在极限。即，当要得到充分的解析精度时，体素的数目增加，解算处理中的计算负荷也增加，成为问题。而且，在进行边界校正的体素法的改良方法中，作为结果，需要Ve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】2010.08.24 JP 2010-187309;2010.12.21 JP 2010-284871.一种计算用数据生成装置，其特征在于，具备: 面片数据存储单元，存储有以多个多边形来表现进行数值解析的对象物体而得到的面片数据； 参数存储单元，存储进行所述数值解析所需的参数； 体素数据存储单元，存储将包含所述对象物体的解析区域内分割成多个长方体而得到的体素数据； 体素数据生成单元，基于存储在所述参数存储单元中的所述参数，定义所述体素数据，对于各体素，赋予体素属性，并将所述体素数据存储在所述体素数据存储单元中； 初始点数据存储单元，存储用于进行所述解析区域内的区域分割的初始点数据； 初始点数据生成单元，使用所述体素的中心点，生成比所述体素的个数少的所述初始点数据，并将所述初始点数据存储在所述初始点数据存储单元中； 分割区域数据存储单元，存储将所述对象物体分割成多个分割区域而得到的分割区域数据； 分割区域数据生成单元，基于存储在所述体素数据存储单元中的各体素的属性和存储在所述初始点数据存储单元中的所述初始点数据，在所述对象物体内，定义由多个所述体素构成的分割区域，并将经定义而得到的所述分割区域数据存储在所述分割区域数据存储单元中； 计算用数据存储单元，存储用于进行所述数值解析的计算用数据； 计算用数据生成装置，基于存储在所述分割区域数据存储单元中的所述分割区域数据，生成各分割区域的边界面数据，将该边界面数据作为所述计算用数据而存储在所述计算用数据存储单元中。2.根据权利要求1所述的计算用数据生成装置，其特征在于， 所述分割区域数据生成单元从存储在所述初始点数据存储单元中的所述初始点数据中，选择距各体素的中心点的距离最近的初始点，确定各体素所属的分割区域，从而生成所述分割区域。3.根据权利要求1所述的计算用数据生成装置，其特征在于， 所述分割区域数据生成单元定义由与规定的轴垂直的所述体素的边界面构成的切割面和以各个所述初始点为中心的球体的交叉的截面，根据该截面，对应于距所述初始点的距离来定义高度不同的位势立体，基于对该位势立体进行三维的消隐处理而描绘出的图像数据，对于所述解析区域内的全部的所述切割面进行定义所述切割面上的分割区域的处理，从而生成所述分割区域。4.根据权利要求1 3中任一项所述的计算用数据生成装置，其特征在于， 所述初始点数据生成单元根据存储在所述面片数据存储单元中的所述面片数据和存储在所述体素数据存储单元中的所述体素数据，选择位于所述对象物体内部的所述体素的内侧体素，定义所述内侧体素中的不存在相邻的体素的内侧体素所内接的球，在所述球上定义球上点，并且在所述对象物体的壁上定义壁上点，在成对的所述球上点与所述壁上点之间定义分割点，将该分割点和所述体素的中心点作为所述初始点。5.一种计算用数据生成方法，是计算用数据生成装置中的计算用数据生成方法，所述计算用数据生成装置具备: 面片数据存储单元，存储有以多个多边形来表现进行数值解析的对象物体而得到的面片数据；参数存储单元，存储进行所述数值解析所需的参数；体素数据存储单元，存储将包含所述对象物体的解析区域内分割成多个长方体而得到的体素数据；初始点数据存储单元，存储用于进行所述解析区域内的区域分割的初始点数据；分割区域数据存储单元，存储将所述对象物体分割成多个分割区域而得到的分割区域数据；计算用数据存储单元，存储用于进行所述数值解析的计算用数据，所述计算用数据生成方法的特征在于，包括: 体素数据生成步骤，基于存储在所述参数存储单元中的所述参数，定义所述体素数据，对于各体素，赋予体素属性，并将所述体素数据存储在所述体素数据存储单元中； 初始点数据生成步骤，使用所述体素的中心点，生成比所述体素的个数少的所述初始点数据，并将所述初始点数据存储在所述初始点数据存储单元中； 分割区域数据生成步骤，基于存储在所述体素数据存储单元中的各体素的属性和存储在所述初始点数据存储单元中的所述初始点数据，在所述对象物体内，定义由多个所述体素构成的分割区域，并将经定义而得到的所述分割区域数据存储在所述分割区域数据存储单元中； 计算用数据生成步骤，基于存...

【专利技术属性】
技术研发人员：植村健，柳原一贵，齐藤恒洋，
申请(专利权)人：旭硝子株式会社，
类型：
国别省市：