(57)【要約】【課題】粒子の挙動解析における計算量を削減し、コンピュータの負荷を軽減する。【解決手段】解析対象の粒子の位置情報および属性情報を保持する粒子情報保持部１６０と、この粒子が配置される空間を分割する小領域であるセルを作成するセル作成部１３０と、個々の粒子に関して、この粒子を中心として複数のセルが含まれる領域をこの粒子に関するカットオフの範囲として設定し、粒子情報保持部１６０に保持される位置情報および属性情報を用いて、この粒子とカットオフの範囲内のセルに存在する他の粒子との間に作用する、遠距離相互作用力を含む相互作用力を計算する相互作用力計算部１４０と、この相互作用力計算部１４０により計算された相互作用力を用いて粒子の位置を計算する粒子位置計算部１５０とを備え、粒子情報保持部１６０に保持される位置情報を粒子位置計算部１５０により計算された位置に更新する。【選択図】図１
2010003169.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
解析対象の粒子の位置情報および属性情報を保持する記憶手段と、
前記粒子が配置される空間を分割する小領域であるセルを作成するセル作成手段と、
個々の前記粒子に関して、当該粒子を中心として複数の前記セルが含まれる領域を当該粒子に関するカットオフの範囲として設定し、前記記憶手段に保持される前記位置情報および前記属性情報を用いて、当該粒子と当該カットオフの範囲内の当該セルに存在する他の粒子との間に作用する、遠距離相互作用力を含む相互作用力を計算する相互作用力計算手段と、
前記相互作用力計算手段により計算された相互作用力を用いて前記粒子の位置を計算する粒子位置計算手段とを備え、
前記記憶手段に保持される前記位置情報を前記粒子位置計算手段により計算された位置に更新することを特徴とする解析システム。
【請求項２】
前記カットオフの範囲は、１辺の長さが前記セルの１辺の長さの整数倍であることを特徴とする請求項１に記載の解析システム。
【請求項３】
前記セルのサイズおよび前記カットオフの範囲のサイズのうち少なくとも一方の情報の入力を受け付ける受け付け手段をさらに備え、
前記セル作成手段は、前記受け付け手段により受け付けた情報に基づいて前記セルを作成し、
前記相互作用力計算手段は、前記受け付け手段により受け付けた情報に基づいて前記カットオフの範囲を設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の解析システム。
【請求項４】
前記受け付け手段が前記セルのサイズまたは前記カットオフの範囲のサイズの一方の情報を受け付けた場合に、受け付けられた当該情報に基づいて、他方の情報を計算する計算手段をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の解析システム。
【請求項５】
前記相互作用力計算手段および前記粒子位置計算手段は、複数の計算機により構成され、並列分散処理により計算を行うことを特徴とする請求項１に記載の解析システム。
【請求項６】
コンピュータを、
粒子が配置される空間を分割する小領域であるセルを作成するセル作成手段と、
個々の前記粒子に関して、当該粒子を中心として複数の前記セルが含まれる領域を当該粒子に関するカットオフの範囲として設定し、記憶手段に保持される解析対象の粒子の位置情報および属性情報を用いて、当該粒子と当該カットオフの範囲内の当該セルに存在する他の粒子との間に作用する相互作用力を計算する相互作用力計算手段と、
前記相互作用力計算手段により計算された相互作用力を用いて前記粒子の位置を計算する粒子位置計算手段と、
前記記憶手段に保持される前記位置情報を前記粒子位置計算手段により計算された位置に更新する更新手段として、
機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子の挙動を解析する解析システムおよびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
個別要素法により粒子の挙動をシミュレーションする解析処理では、２個の粒子の対を抽出し、この粒子間の距離を考慮して各粒子に働く相互作用力を求め、得られた相互作用力を用いて運動方程式を解き、各粒子の動きを計算する。粒子の対は、各粒子に関して他の全ての粒子との組み合わせで抽出される。したがって、粒子の個数をｎ個とすると、計算量は、Ｏ（ｎ2）となる。この処理において、相互作用力を求める際に行われる粒子間の距離の計算における負荷が非常に大きい。
【０００３】
一方で、近距離で作用する相互作用力（接触力）の計算に関しては、粒子が存在する空間をセル（小領域）に分割し、近接するセル内に存在する粒子に関して接触しているか否かを判断し、相互作用力を計算する手法がある（例えば、特許文献１参照）。この手法（以下、セル法と呼ぶ）によれば、粒子の個数をｎ個としたときの計算量は、Ｏ（ｎ）である。
【０００４】
特許文献１に記載された従来技術は、粒子の座標を記憶する粒子座標メモリと、サブセルに属する粒子の座標を記憶するインデックスメモリとを備え、演算するときは、サブセル同士の近接関係に基づいてサブセルを指定し該当するサブセルに属する粒子の粒子座標を読み出して近接粒子座標として供給する。これにより、粒子座標演算を節減して効率よく対象粒子の近傍に存在する粒子を選択し座標を与えて、演算全体の速度を向上させる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２３６３４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
粒子の挙動解析における粒子間の相互作用力の計算は非常に負荷が大きく、計算量も膨大である。
本発明の目的は、粒子の挙動解析における計算量を削減し、コンピュータの負荷を軽減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、解析対象の粒子の位置情報および属性情報を保持する記憶手段と、前記粒子が配置される空間を分割する小領域であるセルを作成するセル作成手段と、個々の前記粒子に関して、当該粒子を中心として複数の前記セルが含まれる領域を当該粒子に関するカットオフの範囲として設定し、前記記憶手段に保持される前記位置情報および前記属性情報を用いて、当該粒子と当該カットオフの範囲内の当該セルに存在する他の粒子との間に作用する、遠距離相互作用力を含む相互作用力を計算する相互作用力計算手段と、前記相互作用力計算手段により計算された相互作用力を用いて前記粒子の位置を計算する粒子位置計算手段とを備え、前記記憶手段に保持される前記位置情報を前記粒子位置計算手段により計算された位置に更新することを特徴とする解析システムである。
請求項２に記載の発明は、前記カットオフの範囲を、１辺の長さが前記セルの１辺の長さの整数倍としたことを特徴とする請求項１に記載の解析システムである。
請求項３に記載の発明は、前記セルのサイズおよび前記カットオフの範囲のサイズのうち少なくとも一方の情報の入力を受け付ける受け付け手段をさらに備え、前記セル作成手段は、前記受け付け手段により受け付けた情報に基づいて前記セルを作成し、前記相互作用力計算手段は、前記受け付け手段により受け付けた情報に基づいて前記カットオフの範囲を設定することを特徴とする請求項１に記載の解析システムである。
請求項４に記載の発明は、前記受け付け手段が前記セルのサイズまたは前記カットオフの範囲のサイズの一方の情報を受け付けた場合に、受け付けられた当該情報に基づいて、他方の情報を計算する計算手段をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の解析システムである。
請求項５に記載の発明は、前記相互作用力計算手段および前記粒子位置計算手段は、複数の計算機により構成され、並列分散処理により計算を行うことを特徴とする請求項１に記載の解析システムである。
請求項６に記載の発明は、コンピュータを、粒子が配置される空間を分割する小領域であるセルを作成するセル作成手段と、個々の前記粒子に関して、当該粒子を中心として複数の前記セルが含まれる領域を当該粒子に関するカットオフの範囲として設定し、記憶手段に保持される解析対象の粒子の位置情報および属性情報を用いて、当該粒子と当該カットオフの範囲内の当該セルに存在する他の粒子との間に作用する相互作用力を計算する相互作用力計算手段と、前記相互作用力計算手段により計算された相互作用力を用いて前記粒子の位置を計算する粒子位置計算手段と、前記記憶手段に保持される前記位置情報を前記粒子位置計算手段により計算された位置に更新する更新手段として、機能させることを特徴とするプログラムである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、粒子の挙動解析において、解析対象の粒子全てについて粒子間の距離を求めて相互作用力を計算する必要がなく、計算負荷を大幅に削減することができる。
請求項２の発明によれば、無用な計算を行わず、効率良く粒子間に働く相互作用力を計算することができる。
請求項３の発明によれば、解析条件に応じて適当なセルおよびカットオフの範囲の設定を行うことができる。
請求項４の発明によれば、ユーザは、セルのサイズまたはカットオフの範囲のサイズの一方を設定するだけで、セルおよびカットオフの範囲の両方を適切に設定することができる。
請求項５の発明によれば、並列分散システムによる粒子の挙動解析においても、解析対象の粒子全てについて粒子間の距離を求めて相互作用力を計算する必要がなく、計算負荷を大幅に削減することができる。
請求項６の発明によれば、コンピュータにより粒子の挙動解析を行う場合にも、解析対象の粒子全てについて粒子間の距離を求めて相互作用力を計算する必要がなく、計算負荷を大幅に削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
＜システム構成＞
図１は、本発明の実施形態が適用される解析装置の機能構成を示す図である。
図１に示すように、本実施形態の解析装置１００は、パラメータ受け付け部１１０と、個別要素法による粒子の挙動解析の処理全体を制御する解析制御部１２０とを備える。また、本実施形態による解析処理を実行するためのセル作成部１３０、相互作用力計算部１４０、粒子位置計算部１５０、粒子情報保持部１６０、通信制御部１７０を備える。
【００１０】
図２は、本実施形態の解析装置１００を実現するコンピュータのハードウェア構成例を示す図である。
図２に示すコンピュータ１０は、演算手段であるＣＰＵ（Central Processing Unit）１０ａと、記憶手段である主記憶装置（メインメモリ）１０ｂおよび外部記憶装置１０ｃを備える。外部記憶装置１０ｃとしては、磁気ディスク装置やＳＳＤ（Solid State Drive）等が用いられる。また、図２のコンピュータ１０は、ネットワークを介して外部装置に接続するためのネットワークＩ／Ｆ（インターフェイス）１０ｄと、ディスプレイ装置へ表示出力を行うための表示機構１０ｅと、音声出力を行うための音声機構１０ｆとを備える。さらに、キーボードやマウス等の入力デバイス１０ｇを備える。ＣＰＵ１０ａと他の構成要素との間には、図示しないチップセットやブリッジ回路が介在している。
【００１１】
図２において、各構成要素は、システムバスや入出力バス等の各種のバスを介して接続される。例えば、ＣＰＵ１０ａと主記憶装置１０ｂの間は、システムバスやメモリバスを介して接続される。また、ＣＰＵ１０ａと外部記憶装置１０ｃ、ネットワークＩ／Ｆ１０ｄ、表示機構１０ｅ、音声機構１０ｆ、入力デバイス１０ｇ等との間は、ＰＣＩ（Peripheral Components Interconnect）、ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓ、シリアルＡＴＡ（AT Attachment）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＡＧＰ（Accelerated Graphics Port）等の入出力バスを介して接続される。
【００１２】
なお、図２は、本実施形態の解析装置１００を実現するのに好適なコンピュータのハードウェア構成を例示するに過ぎず、図示の構成に限定されないことは言うまでもない。例えば、補助記憶装置として、外部記憶装置１０ｃの他に、フレキシブルディスクや光学ディスクをメディアとするドライブを設けたり、ＵＳＢメモリを設けたりしても良い。ＵＳＢメモリは、ＵＳＢを介してブリッジ回路に接続されることとなる。また、音声機構１０ｆを独立した構成とせず、チップセットの機能として備えるようにしても良い。
【００１３】
図１に示した解析装置１００において、解析制御部１２０、セル作成部１３０、相互作用力計算部１４０、粒子位置計算部１５０は、例えば図２に示したコンピュータ１０において、主記憶装置１０ｂに読み込まれたプログラムをＣＰＵ１０ａが実行することで実現される機能であり、ソフトウェアとハードウェア資源とが協働して実現される手段である。パラメータ受け付け部１１０は、例えば、プログラム制御されたＣＰＵ１０ａと入力デバイス１０ｇとにより実現される。粒子情報保持部１６０は、例えば主記憶装置１０ｂや外部記憶装置１０ｃ等の記憶手段により実現される。通信制御部１７０は、例えば、プログラム制御されたＣＰＵ１０ａとネットワークＩ／Ｆ１０ｄとにより実現される。
【００１４】
パラメータ受け付け部１１０は、解析処理に必要なパラメータを受け付ける受け付け手段である。具体的には、セル法による計算を行うために必要となるセルサイズ（セルの１辺の長さ）およびカットオフ距離（カットオフの範囲の１辺の長さ、カットオフの範囲については後述）の一方または両方の入力を受け付ける。また、解析対象の粒子に関する属性や状態についての情報（例えば質量、電荷等）の入力を受け付けても良い。さらに、粒子の挙動解析では、その計算負荷の大きさに対応するため、複数の計算機による分散処理が一般的に行われるが、その場合にはプロセッサの数や各プロセッサに割り当てられる粒子等の情報等を受け付けても良い。
【００１５】
解析制御部１２０は、解析装置１００による粒子の挙動解析の処理全体を制御する。また、処理に必要な情報の収集や作成を行う。具体的には、例えばパラメータ受け付け部１１０や通信制御部１７０を制御して、解析処理に必要なパラメータや解析対象の粒子に関する情報を取得する。また、解析制御部１２０は、パラメータ受け付け部１１０がセルサイズおよびカットオフ距離のいずれか一方をパラメータとして受け付けた場合は、受け付けたパラメータに基づいて他方のパラメータを計算する計算手段である。このようにして得られた情報は、セル作成部１３０、相互作用力計算部１４０、粒子位置計算部１５０に渡される。そして、解析制御部１２０は、粒子位置計算部１５０により計算された位置情報を粒子情報保持部１６０に格納する。すなわち解析制御部１２０は、粒子情報保持部１６０に保持されている粒子の位置情報を更新する更新手段としても機能する。また、粒子の挙動解析が分散処理により実行される場合、解析制御部１２０は、解析処理における各ステップで、通信制御部１７０を制御して他の解析装置１００との間で解析結果をやり取りし、次のステップの処理に必要となる情報を相互に収集する。
【００１６】
セル作成部１３０は、セル法による計算を行うためのセルを作成する。また、粒子間に相互作用力が働く範囲とみなすカットオフの範囲を特定する。カットオフの範囲は、解析しようとする相互作用力の種類（クーロン力、磁気力など）や要求される解析精度などの条件に基づいて、ユーザが任意に設定して良い。ただし、相互作用力を計算しない（カットオフの範囲外の）粒子間の距離を求めるような無駄な計算を排除するため、本実施形態では、カットオフの範囲をセルサイズの整数倍に設定する。すなわち、カットオフの範囲は、整数個のセルのみによって構成される。
【００１７】
ところで、近距離の相互作用力の計算に用いられる従来のセル法では、１つのセルに粒子の中心が１つ入るように設定するため、セルサイズが次式のように設定される。
セルサイズ＜√２×最小粒子半径          （１）
しかし、本実施形態では、セルサイズに（１）式のような制限を設けない。むしろ、
セルサイズ＞√２×最小粒子半径          （２）
とした方が、計算の効率が良くなる場合があるため、セルサイズの最小値を（２）式に基づいて設定しても良い。
【００１８】
画像形成装置の画像形成材として用いられるトナーの挙動解析に本実施形態を適用する場合について、好ましい具体例を挙げると、一般的なトナーのサイズおよびトナー間に働く静電相互作用力を考慮して、例えばセルサイズは３０〜４０μｍ程度、カットオフ距離はセルサイズの８〜１０倍程度となる。
【００１９】
相互作用力計算部１４０は、解析対象の個々の粒子に関し、その粒子を中心として、セル作成部１３０で特定されたカットオフの範囲を設定する。そして、設定されたカットオフの範囲内において、セル作成部１３０により作成された各セルに存在する粒子と中心の粒子との間の距離を求め、その粒子間に働く相互作用力を計算する。粒子の挙動解析が並列分散処理により実行される場合、各解析装置１００の相互作用力計算部１４０は、自装置に割り当てられた粒子に関して、上記の手法により相互作用力の計算を行う。相互作用力の計算方法は、従来の粒子挙動解析用のシステムで用いられる計算方法を用いて良い。
【００２０】
粒子位置計算部１５０は、相互作用力計算部１４０により計算された各粒子に作用する相互作用力を用いて各粒子に関する運動方程式を解き、この相互作用力を受けて移動した各粒子の位置座標を計算する。粒子の挙動解析が並列分散処理により実行される場合、各解析装置１００の粒子位置計算部１５０は、自装置に割り当てられた粒子に関する相互作用力の計算結果を他の解析装置１００から取得して、自装置の相互作用力計算部１４０の計算結果に加算する。そして、得られた相互作用力の総和を用いて粒子の位置を計算する。粒子の位置座標の計算方法は、従来の粒子挙動解析用のシステムで用いられる計算方法を用いて良い。
【００２１】
粒子情報保持部１６０は、解析対象である粒子の位置情報および属性情報（電荷、質量、速度等）を保持する記憶手段である。これらの情報は、初期的にはユーザによる入力や通信により外部から与えられるが、解析が開始された後は、粒子位置計算部１５０の計算結果により更新される。相互作用力計算部１４０および粒子位置計算部１５０による計算は、通常、予め設定された回数だけ繰り返され、そのたびに粒子情報保持部１６０に保持されている位置情報が更新される。また、解析が複数の解析装置１００による分散処理によって実行される場合、各解析装置１００に対する粒子の割り当て情報も保持する。
【００２２】
通信制御部１７０は、粒子情報保持部１６０に保持される情報の初期情報を外部装置から受信したり、最終的な解析結果を外部装置に出力したりする。解析が複数の解析装置１００による分散処理によって実行される場合、各解析装置１００に対する粒子の割り当て情報を受信する。また、相互作用力計算部１４０および粒子位置計算部１５０による計算ステップごとの計算結果を、粒子の割り当てに基づいて、該当する解析装置１００に送信する。同様に、自装置に割り当てられた粒子に対する計算ステップごとの計算結果を他の解析装置１００から受信する。
【００２３】
なお、粒子の挙動解析が分散処理によって実行される場合、一般に、複数の解析装置１００と各解析装置１００を統括制御する管理装置（図示せず）とを備えたシステム構成が取られる。この場合、解析制御部１２０、相互作用力計算部１４０、粒子位置計算部１５０、粒子情報保持部１６０、通信制御部１７０を各解析装置１００が備え、パラメータ受け付け部１１０、解析制御部１２０、セル作成部１３０、通信制御部１７０を管理装置が備える構成としても良い。この構成では、解析装置１００の解析制御部１２０は、自装置における各機能の制御と装置間のデータ交換の制御を受け持ち、管理装置の解析制御部１２０は、各解析装置１００への粒子の割り当て、セルの作成等の各解析装置１００で共通に扱われる情報の管理、最終的な解析結果の管理等を受け持つ。
【００２４】
＜セルとカットオフの範囲の関係＞
ここで、本実施形態で設定されるセルとカットオフの範囲について、さらに説明する。
図３は、本実施形態におけるセルとカットオフの範囲の関係を説明する図である。
解析対象の空間に、図３（ａ）に示すように粒子が存在するものとする。この空間に、図３（ｂ）に示すようにセルが設定される。このセルのサイズは、図示の例では、概ね１つのセルに１つの粒子が入る程度のサイズとなっている。
【００２５】
さらに、このセルが設定された空間において個々の粒子に着目し、その粒子に作用する相互作用力を計算するために、カットオフの範囲が設定される。図３（ｂ）において、白丸（○）で示された粒子を着目粒子とし、着目粒子を中心とする太枠で示す領域をカットオフの範囲とする。上述したように、カットオフ距離はセルサイズの整数倍に設定され、図３（ｂ）に示す例では、カットオフの範囲が５セル×５セルの領域となっている。
【００２６】
このように設定されたカットオフの範囲において、着目粒子と各セルに存在する粒子との間の距離が計算され、着目粒子と他の粒子との間に働く相互作用力が計算される。そして、カットオフの範囲外に存在する粒子と着目粒子との間の相互作用力は無視される。上記のようにセルサイズの数倍から十数倍程度でカットオフ距離を設定すると、カットオフの範囲内に存在する粒子の数は数十から百数十個程度となる。解析対象である粒子の数は膨大であるので、上記のようにカットオフの範囲を設定することで、着目粒子に関する相互作用力の計算量は大幅に減少し、Ｏ（ｎ）に近い計算量となる。
【００２７】
以上の説明では、カットオフ距離をセルサイズの整数倍となるように設定することとしたが、カットオフ距離とセルサイズとの関係は相対的なものであるので、どちらを基準に考えても良い。カットオフ距離を基準に考えれば、セルサイズがカットオフ距離の整数分の一になる。実際の解析処理では、計算する相互作用力の種類や要求される解析精度などの条件に基づいて、まずカットオフ距離が設定されるのが一般的と考えられる。そのような場合は、カットオフ距離が設定された後に、その数分の一から十数分の一の適当なセルサイズでセルが設定される。
【００２８】
＜パラメータの入力画面＞
上述したように本実施形態では、パラメータ受け付け部１１０が、解析のためのパラメータとして、上記のセルサイズおよびカットオフ距離の一方または両方の入力を受け付ける。パラメータの具体的な受け付け方法の一例として、例えば、パラメータ受け付け部１１０が図２の表示機構１０ｅを介してパラメータの入力画面をディスプレイ装置に表示させ、この入力画面への入力を受け付けることが考えられる。
【００２９】
図４は、パラメータ受け付け部１１０の制御によりディスプレイ表示される入力画面の構成例を示す図である。
図４に示す入力画面４００には、カットオフ距離入力欄４０１とセルサイズ入力欄４０２とが設けられている。ユーザは、各入力欄４０１、４０２に所望の数値を入力することで、カットオフ距離およびセルサイズを設定する。ただし、上述したように、カットオフ距離はセルサイズの整数倍となるように設定される必要があるため、適当な入力制限の手段が設けられる。
【００３０】
例えば、カットオフ距離をセルサイズの何倍にするかを予め設定してパラメータ受け付け部１１０に保持させておき、カットオフ距離入力欄４０１とセルサイズ入力欄４０２の一方に数値が入力された時点で、他方に該当する値が自動的に計算されて入るようにすることが考えられる。
【００３１】
また、カットオフ距離入力欄４０１とセルサイズ入力欄４０２の一方に数値が入力された場合に、他方に入力候補のリストが表示され、その中からユーザが所望の値を選択するようにしても良い。すなわち、カットオフ距離入力欄４０１に数値が入力されたときには、その整数分の一の値が入力候補としてリスト表示され、セルサイズ入力欄４０２に数値が入力されたときには、その整数倍の値が入力候補としてリスト表示される。そして、ユーザが表示されたリストの中から所望の値を選択する。
【００３２】
さらにまた、入力画面４００にカットオフ距離入力欄４０１とセルサイズ入力欄４０２の一方のみを設けておき、入力されない方のパラメータは、解析制御部１２０が、入力されたパラメータに基づいて自動的に計算するようにしても良い。
【００３３】
また、以上のような入力画面４００の他に、解析対象の粒子群を画像化して表示し、マウス等のポインティングデバイスを用いたＧＵＩ（Graphical User Interface）により任意の領域を指定することでカットオフの範囲を設定し、そのカットオフ距離およびセルサイズを解析制御部１２０が計算することとしても良い。
【００３４】
＜粒子の挙動解析の手順＞
次に、本実施形態による粒子の挙動解析の手順を説明する。
図５は、本実施形態による粒子の挙動解析の手順を示すフローチャートである。なお、図５に示す手順は、複数の解析装置１００で並列分散処理により解析を行う場合を想定し、複数の解析装置１００と管理装置（図示せず）で構成されるシステム全体の動作を示している。また、セルの作成は管理装置で行われるものとする。
【００３５】
管理装置は、まず分散処理を実行するプロセッサ（解析装置１００）の数を取得する（ステップ５０１）。そして、計算用のデータを取得する（ステップ５０２）。このデータには、粒子の位置情報や属性情報の初期情報、計算ステップの実行回数等の情報が含まれる。ステップ５０１、５０２で取得される情報は、通信制御部１７０を介して外部装置から受信しても良いし、記憶装置から読み込んでも良いし、ユーザが図２の入力デバイス１０ｇ等を用いて入力しても良い。
【００３６】
次に、管理装置は、各プロセッサ（解析装置１００）に計算を行う粒子を割り当てる（ステップ５０３）。そして、セルを作成し、各粒子の識別情報（粒子ＩＤ）と各セルの識別情報（セルＩＤ）とを対応付ける（ステップ５０４）。このとき、セルサイズおよびカットオフ距離の設定も行われる。
【００３７】
この後、ステップ５０３で行われた割り当てにしたがって、計算に必要な情報が各プロセッサに送られ、各プロセッサが、粒子間に働く相互作用力を分散して計算する（ステップ５０５、５０６）。なお、図５のステップ５０５では、セルの情報の更新が行われるが、初期的にはステップ５０４で作成されたセルの情報が用いられるので、実質的な情報の更新はない。次に、プロセッサ間で通信を行い、各プロセッサが、自装置に割り当てられた粒子に関する相互作用力の計算結果を収集して加算する（ステップ５０７）。そして、計算された相互作用力の総和を用いて、各粒子について運動方程式を解き、位置を計算する（ステップ５０８）。
【００３８】
次に、再びプロセッサ間で通信を行い、各プロセッサが、ステップ５０８の計算結果に基づき、粒子情報保持部１６０に保持されている各粒子の位置情報を更新する（ステップ５０９）。そして、予め設定された回数の計算ステップに到達したか否かを判断し、到達していなければ（ステップ５１０でＮｏ）、ステップ５０９までの計算結果に基づいてセルの情報を更新して（ステップ５０５）、ステップ５０６〜５０９の処理を繰り返す。一方、設定された計算ステップに到達したならば（ステップ５１０でＹｅｓ）、解析結果の出力等の終了処理を行って、処理を終了する（ステップ５１１）。
【００３９】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、種々の変更または改良を加えたものも、本発明の技術的範囲に含まれることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態が適用される解析装置の機能構成を示す図である。
【図２】本実施形態の解析装置を実現するコンピュータのハードウェア構成例を示す図である。
【図３】本実施形態におけるセルとカットオフの範囲の関係を説明する図である。
【図４】本実施形態において、パラメータ受け付け部の制御によりディスプレイ表示される入力画面の構成例を示す図である。
【図５】本実施形態による粒子の挙動解析の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
１００…解析装置、１１０…パラメータ受け付け部、１２０…解析制御部、１３０…セル作成部、１４０…相互作用力計算部、１５０…粒子位置計算部、１６０…粒子情報保持部、１７０…通信制御部
【図１】
2010003169.tif 000003
【図２】
2010003169.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010003169.tif 000006
【図５】
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