(57)【要約】【課題】色によって流体の流速分布を表示する流体の流れ可視化装置、該装置を備える運転シミュレーションシステム、流体の流れ可視化方法、流体の流れ可視化プログラム、及び、流体の流れ可視化プログラム記録媒体を提供する。【解決手段】流体の流れ可視化装置は、流体の流路に対応して設定された少なくとも１つのブロックを、流体の流れに対応して配列された複数のスライス領域に区画し、複数のスライス領域の各々に付与される色を決定するように構成された色決定部を有する。色決定部は、複数のスライス領域のうち少なくとも１つのスライス領域をマーカ領域に指定し、マーカ領域に対し他のスライス領域とは異なる色を付与するように構成されるとともに、流速分布に基づいて少なくとも１つのブロックに割り当てられた流体の流速に対応する速さ及び方向で、マーカ領域の指定を他のスライス領域に移すように構成されている。【選択図】  図７
2015148876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体解析により演算された流体の流速分布を表示するように構成された流体の流れ可視化装置において、
前記流体の流路に対応して設定された少なくとも１つのブロックを、前記流体の流れに対応して配列された複数のスライス領域に区画し、前記複数のスライス領域の各々に付与される色を決定するように構成された色決定部と、
前記色決定部によって決定された色が前記複数のスライス領域に付与された状態で前記少なくとも１つのブロックを画面に表示させるように構成された画像出力部とを備え、
前記色決定部は、前記複数のスライス領域のうち少なくとも１つのスライス領域をマーカ領域に指定し、前記マーカ領域に対し他のスライス領域とは異なる色を付与するように構成されるとともに、前記流速分布に基づいて前記少なくとも１つのブロックに割り当てられた流体の流速に対応する速さ及び方向で、前記マーカ領域の指定を他のスライス領域に移すように構成されている
ことを特徴とする流体の流れ可視化装置。
【請求項２】
前記色決定部は、相互に離間した２つ以上のスライス領域を前記マーカ領域に指定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体の流れ可視化装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つのブロックは前記流体の流れに対応して配列された複数のブロックからなり、
前記色決定部は、前記マーカ領域が前記複数のブロックに渡って順次移動しているように表示されるように、前記複数のブロックの各々において前記マーカ領域を指定するように構成されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の流体の流れ可視化装置。
【請求項４】
前記色決定部は、前記複数のブロックのうち相互に隣り合う第１のブロック及び第２のブロックに対し前記流速分布に基づいて割り当てられた前記流体の流速に差がある場合に、前記第１のブロック及び前記第２のブロックにおいて、前記流速の差に応じた数にて前記マーカ領域を指定するように構成されている
ことを特徴とする請求項３に記載の流体の流れ可視化装置。
【請求項５】
前記色決定部は、前記複数のブロックのうち相互に隣り合う第１のブロック及び第２のブロックに対し前記流速分布に基づいて割り当てられた前記流体の流速に差がある場合に、前記流体の流速の差に応じて、前記第１のブロックと前記第２のブロックの境界領域で前記マーカ領域の指定を移す速さを調整するように構成されている
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の流体の流れ可視化装置。
【請求項６】
前記色決定部は、前記マーカ領域に付与される色の明度を、前記他のスライス領域に付与される色の明度と異ならせるように構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の流体の流れ可視化装置。
【請求項７】
前記色決定部は、前記流体の温度分布に対応する色相の色を前記少なくとも１つのブロックに属する複数のスライス領域に付与するように構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の流体の流れ可視化装置。
【請求項８】
前記流体は液体であり、
前記画像出力部は、前記流体とともに流れる気泡を前記画面に更に表示させるように構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の流体の流れ可視化装置。
【請求項９】
前記色決定部は、前記複数のスライス領域に付与される色に対し、透過性を付与するように構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の流体の流れ可視化装置。
【請求項１０】
流体の流路を有する設備の運転シミュレーションシステムにおいて、
操作者が操作可能な入力装置と、
前記入力装置の操作に応じて前記流路における前記流体の流速分布を演算するように構成された流体解析装置と、
前記流体解析装置により演算された流体の流速分布を表示するように構成された請求項１乃至９の何れか一項に記載の流体の流れ可視化装置と
を備えることを特徴とする運転シミュレーションシステム。
【請求項１１】
流体解析により演算された流体の流速分布を表示する流体の流れ可視化方法において、
前記流体の流路に対応して設定された少なくとも１つのブロックを、前記流体の流れに対応して配列された複数のスライス領域に区画し、前記複数のスライス領域の各々に付与される色を決定する色決定工程と、
前記色決定工程にて決定された色が前記複数のスライス領域に付与された状態で前記少なくとも１つのブロックを画面に表示させる画像出力工程とを備え、
前記色決定工程において、前記複数のスライス領域のうち少なくとも１つのスライス領域をマーカ領域に指定し、前記マーカ領域に対し他のスライス領域とは異なる色が付与されるとともに、前記流速分布に基づいて前記少なくとも１つのブロックに割り当てられた流体の流速に対応する速さ及び方向で、前記マーカ領域の指定が他のスライス領域に移される
ことを特徴とする流体の流れ可視化方法。
【請求項１２】
前記色決定工程において、相互に離間した２つ以上のスライス領域が前記マーカ領域に指定されることを特徴とする請求項１１に記載の流体の流れ可視化方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのブロックは前記流体の流れに対応して配列された複数のブロックからなり、
前記色決定工程において、前記マーカ領域が前記複数のブロックに渡って順次移動しているように表示されるように、前記複数のブロックの各々において前記マーカ領域が指定される
ことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の流体の流れ可視化方法。
【請求項１４】
流体解析により演算された流体の流速分布を画面に表示させる流体の流れ可視化プログラムにおいて、
前記流体の流路に対応して設定された少なくとも１つのブロックを、前記流体の流れに対応して配列された複数のスライス領域に区画し、前記複数のスライス領域の各々に付与される色を決定する色決定工程と、
前記色決定工程にて決定された色が前記複数のスライス領域に付与された状態で前記少なくとも１つのブロックを画面に表示させる画像出力工程と
をコンピュータに実行させるように構成され、
前記色決定工程において、前記複数のスライス領域のうち少なくとも１つのスライス領域をマーカ領域に指定し、前記マーカ領域に対し他のスライス領域とは異なる色が付与されるとともに、前記流速分布に基づいて前記少なくとも１つのブロックに割り当てられた流体の流速に対応する速さ及び方向で、前記マーカ領域の指定が他のスライス領域に移される
ことを特徴とする流体の流れ可視化プログラム。
【請求項１５】
流体解析により演算された流体の流速分布を画面に表示させる流体の流れ可視化プログラムを格納した流体の流れ可視化プログラム記録媒体において、
前記流体の流れ可視化プログラムは、
前記流体の流路に対応して設定された少なくとも１つのブロックを、前記流体の流れに対応して配列された複数のスライス領域に区画し、前記複数のスライス領域の各々に付与される色を決定する色決定工程と、
前記色決定工程にて決定された色が前記複数のスライス領域に付与された状態で前記少なくとも１つのブロックを画面に表示させる画像出力工程と
をコンピュータに実行させるように構成され、
前記色決定工程において、前記複数のスライス領域のうち少なくとも１つのスライス領域をマーカ領域に指定し、前記マーカ領域に対し他のスライス領域とは異なる色が付与されるとともに、前記流速分布に基づいて前記少なくとも１つのブロックに割り当てられた流体の流速に対応する速さ及び方向で、前記マーカ領域の指定が他のスライス領域に移される
ことを特徴とする流体の流れ可視化プログラム記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、流体の流れ可視化装置、該装置を有する運転シミュレーションシステム、流体の流れ可視化方法、流体の流れ可視化プログラム、及び、流体の流れ可視化プログラム記録媒体
に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体解析では、対象領域が複数の区画にメッシュ状に区切られ、各区画における流体の流速や流れ方向が求められる。流速や流れ方向を表示する装置や方法としては種々のものが知られており、対象領域に投入された仮想粒子、仮想粒子の軌跡、或いは、ベクトルを表示することが知られている（例えば特許文献１乃至４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３０２３１３３号公報
【特許文献２】特許第２７９９０４８号公報
【特許文献３】特開２００３−１５０８８９号公報
【特許文献４】特許第３１７４６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１乃至４に記載されているように、流体の流れを仮想粒子、仮想粒子の軌跡、或いは、ベクトル等の線や図形等で表示する場合、流体とともに泡を表示すると、粒子等と泡とを識別し難くなる。
本発明の少なくとも一実施形態の目的は、色によって流体の流速分布を表示する流体の流れ可視化装置、該装置を備える運転シミュレーションシステム、流体の流れ可視化方法、流体の流れ可視化プログラム、及び、流体の流れ可視化プログラム記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の少なくとも一実施形態に係る、流体解析により演算された流体の流速分布を表示するように構成された流体の流れ可視化装置は、
前記流体の流路に対応して設定された少なくとも１つのブロックを、前記流体の流れに対応して配列された複数のスライス領域に区画し、前記複数のスライス領域の各々に付与される色を決定するように構成された色決定部と、
前記色決定部によって決定された色が前記複数のスライス領域に付与された状態で前記少なくとも１つのブロックを画面に表示させるように構成された画像出力部とを備え、
前記色決定部は、前記複数のスライス領域のうち少なくとも１つのスライス領域をマーカ領域に指定し、前記マーカ領域に対し他のスライス領域とは異なる色を付与するように構成されるとともに、前記流速分布に基づいて前記少なくとも１つのブロックに割り当てられた流体の流速に対応する速さ及び方向で、前記マーカ領域の指定を他のスライス領域に移すように構成されている。
【０００６】
この構成によれば、流体の流速に対応する速さ及び方向でマーカ領域が移動することで、表示を見る者が、ブロックにおける流体の流速を、ブロック内での色の変化によって視覚的に認識することができる。
【０００７】
幾つかの実施形態では、前記色決定部は、相互に離間した２つ以上のスライス領域を前記マーカ領域に指定するように構成されている。
この構成によれば、２つ以上のスライス領域に他のスライス領域とは異なる色を付与することにより、ブロック内での色の変化を強調することができ、流体の流れを視覚的により一層認識し易くなる。
【０００８】
幾つかの実施形態では、前記少なくとも１つのブロックは前記流体の流れに対応して配列された複数のブロックからなり、前記色決定部は、前記マーカ領域が前記複数のブロックに渡って順次移動しているように表示されるように、前記複数のブロックの各々において前記マーカ領域を指定するように構成されている。
この構成によれば、マーカ領域が、複数のブロックに渡って順次移動しているように表示されるので、表示を見る者に与える違和感を抑えながら、流体の流れを認識させることができる。
【０００９】
幾つかの実施形態では、前記色決定部は、前記複数のブロックのうち相互に隣り合う第１のブロック及び第２のブロックに対し前記流速分布に基づいて割り当てられた前記流体の流速に差がある場合に、前記第１のブロック及び前記第２のブロックにおいて、前記流速の差に応じた数にて前記マーカ領域を指定するように構成されている。
この構成によれば、隣り合う第１のブロックと第２のブロックの間で流体の流速に差があっても、流速の差に応じてマーカ領域の数を調整することで、マーカ領域が第１のブロックと第２のブロックの間を順次移動しているように表示することができる。
【００１０】
幾つかの実施形態では、前記色決定部は、前記複数のブロックのうち相互に隣り合う第１のブロック及び第２のブロックに対し前記流速分布に基づいて割り当てられた前記流体の流速に差がある場合に、前記流体の流速の差に応じて、前記第１のブロックと前記第２のブロックの境界領域で前記マーカ領域の指定を移す速さを調整するように構成されている。
この構成によれば、流体の流速の差に応じて、第１のブロックと第２のブロックの境界領域でマーカ領域の指定を移す速度、即ちマーカ領域の移動速度を調整することで、表示を見る者に与える違和感を抑えながら、流体の流れを認識させることができる。
【００１１】
幾つかの実施形態では、前記色決定部は、前記マーカ領域に付与される色の明度を、前記他のスライス領域に付与される色の明度と異ならせるように構成されている。
この構成によれば、ブロックにおける流体の流速を、ブロック内での明度の変化によって視覚的に認識することができる。明度の変化によれば、表示を見る者に誤解、例えば流体に濃度が高い部分が存在するかのような印象等、を与えるのを抑えながら、流体の流れを認識させることができる。
【００１２】
幾つかの実施形態では、前記色決定部は、前記流体の温度分布に対応する色相の色を前記少なくとも１つのブロックに属する複数のスライス領域に付与するように構成されている。
この構成によれば、流体の流速分布とともに流体の温度分布を視覚的に認識することができる。
【００１３】
幾つかの実施形態では、前記流体は液体であり、前記画像出力部は、前記流体とともに流れる気泡を前記画面に更に表示させるように構成されている。
この構成によれば、色の変化によって流速が表示されているので、気泡を線や図形で表示したとしても、気泡を明瞭に認識することができる。
【００１４】
幾つかの実施形態では、前記色決定部は、前記複数のスライス領域に付与される色に対し、透過性を付与するように構成されている。
流体には透過性を有するものが多く、この構成によれば、複数のスライス領域に付与される色に透過性を付与することで、表示を見る者に自然な印象を与えながら、流体の流れを認識させることができる。
【００１５】
本発明の少なくとも一実施形態に係る、流体の流路を有する設備の運転シミュレーションシステムは、
操作者が操作可能な入力装置と、
前記入力装置の操作に応じて前記流路における前記流体の流速分布を演算するように構成された流体解析装置と、
前記流体解析装置により演算された流体の流速分布を表示するように構成された上述の何れかの流体の流れ可視化装置と
を備える。
この構成によれば、操作者は、操作による流速分布の変化を即座に的確に認識することができる。
【００１６】
本発明の少なくとも一実施形態に係る、流体解析により演算された流体の流速分布を表示する流体の流れ可視化方法は、
前記流体の流路に対応して設定された少なくとも１つのブロックを、前記流体の流れに対応して配列された複数のスライス領域に区画し、前記複数のスライス領域の各々に付与される色を決定する色決定工程と、
前記色決定工程にて決定された色が前記複数のスライス領域に付与された状態で前記少なくとも１つのブロックを画面に表示させる画像出力工程とを備え、
前記色決定工程において、前記複数のスライス領域のうち少なくとも１つのスライス領域をマーカ領域に指定し、前記マーカ領域に対し他のスライス領域とは異なる色が付与されるとともに、前記流速分布に基づいて前記少なくとも１つのブロックに割り当てられた流体の流速に対応する速さ及び方向で、前記マーカ領域の指定が他のスライス領域に移される。
【００１７】
この構成によれば、流体の流速に対応する速さ及び方向でマーカ領域が移動することで、表示を見る者が、ブロックにおける流体の流速を、ブロック内での色の変化によって視覚的に認識することができる。
【００１８】
幾つかの実施形態では、前記色決定工程において、相互に離間した２つ以上のスライス領域が前記マーカ領域に指定される。
この構成によれば、２つ以上のスライス領域に他のスライス領域とは異なる色を付与することにより、ブロック内での色の変化を強調することができ、流体の流れを視覚的により一層認識し易くなる。
【００１９】
幾つかの実施形態では、前記少なくとも１つのブロックは前記流体の流れに対応して配列された複数のブロックからなり、前記色決定工程において、前記マーカ領域が前記複数のブロックに渡って順次移動しているように表示されるように、前記複数のブロックの各々において前記マーカ領域が指定される。
この構成によれば、マーカ領域が、複数のブロックに渡って順次移動しているように表示されるので、表示を見る者に与える違和感を抑えながら、流体の流れを認識させることができる。
【００２０】
本発明の少なくとも一実施形態に係る、流体解析により演算された流体の流速分布を画面に表示させる流体の流れ可視化プログラムは、
前記流体の流路に対応して設定された少なくとも１つのブロックを、前記流体の流れに対応して配列された複数のスライス領域に区画し、前記複数のスライス領域の各々に付与される色を決定する色決定工程と、
前記色決定工程にて決定された色が前記複数のスライス領域に付与された状態で前記少なくとも１つのブロックを画面に表示させる画像出力工程と
をコンピュータに実行させるように構成され、
前記色決定工程において、前記複数のスライス領域のうち少なくとも１つのスライス領域をマーカ領域に指定し、前記マーカ領域に対し他のスライス領域とは異なる色が付与されるとともに、前記流速分布に基づいて前記少なくとも１つのブロックに割り当てられた流体の流速に対応する速さ及び方向で、前記マーカ領域の指定が他のスライス領域に移される。
【００２１】
この構成によれば、流体の流れ可視化プログラムを実行したときに、流体の流速に対応する速さ及び方向でマーカ領域が移動することで、表示を見る者が、ブロックにおける流体の流速を、ブロック内での色の変化によって視覚的に認識することができる。
【００２２】
本発明の少なくとも一実施形態に係る、流体の流れ可視化プログラム記録媒体は、
流体解析により演算された流体の流速分布を画面に表示させる流体の流れ可視化プログラムを格納しており、
前記流体の流路に対応して設定された少なくとも１つのブロックを、前記流体の流れに対応して配列された複数のスライス領域に区画し、前記複数のスライス領域の各々に付与される色を決定する色決定工程と、
前記色決定工程にて決定された色が前記複数のスライス領域に付与された状態で前記少なくとも１つのブロックを画面に表示させる画像出力工程と
をコンピュータに実行させるように構成され、
前記色決定工程において、前記複数のスライス領域のうち少なくとも１つのスライス領域をマーカ領域に指定し、前記マーカ領域に対し他のスライス領域とは異なる色が付与されるとともに、前記流速分布に基づいて前記少なくとも１つのブロックに割り当てられた流体の流速に対応する速さ及び方向で、前記マーカ領域の指定が他のスライス領域に移される。
【００２３】
この構成によれば、流体の流れ可視化プログラムを実行したときに、流体の流速に対応する速さ及び方向でマーカ領域が移動することで、表示を見る者が、ブロックにおける流体の流速を、ブロック内での色の変化によって視覚的に認識することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、色によって流体の流速分布を表示する流体の流れ可視化装置、該装置を備える運転シミュレーションシステム、流体の流れ可視化方法、流体の流れ可視化プログラム、及び、流体の流れ可視化プログラム記録媒体が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の幾つかの実施形態に係る流体の流れ可視化装置を有する、運転シミュレーションシステムのハードウェアの構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】運転シミュレーションシステムの表示装置の画面に表示される画像の一例を概略的に示す図である。
【図３】流体の流れ可視化装置の機能的な構成を概略的に示すブロック図である。
【図４】色決定部による配色を説明するための図である。
【図５】図２中の領域Ｖを拡大して示す図である。
【図６】流体の流れ可視化装置が実行する流体の流れ可視化方法の概略的な手順を示すフローチャートである。
【図７】表示装置の画面に表示される画像の一部の経時変化を説明するための図である。
【図８】幾つかの実施形態に係る流体の流れ可視化装置及び可視化方法により表示される画像の経時的な変化を説明するための図である。
【図９】幾つかの実施形態に係る流体の流れ可視化装置及び可視化方法により表示される画像の経時的な変化を説明するための図である。
【図１０】幾つかの実施形態に係る流体の流れ可視化装置及び可視化方法により表示される画像におけるマーカ領域の移動速度を説明するための図である。
【図１１】幾つかの実施形態に係る流体の流れ表示装置及び表示方法により表示される画像の一部を概略的に示す図である。
【図１２】幾つかの実施形態に係る流体の流れ表示装置及び表示方法により表示される画像の一部を概略的に示す図である。
【図１３】幾つかの実施形態に係る流体の流れ表示装置及び表示方法により表示される画像の一部を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付図面を参照して、本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、これらの実施形態に記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状及びその相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。例えば、ある方向に沿っているという表現は、ある方向に対し厳密に平行な状態のみならず、必要に応じて、ある程度の角度をもって傾斜している状態も表すものとする。
【００２７】
図１は、本発明の幾つかの実施形態に係る流体の流れ可視化装置を有する、運転シミュレーションシステムのハードウェアの構成を概略的に示すブロック図である。
運転シミュレーションシステムは、コンピュータ１０と、表示装置１２と、入力装置１４と、外部記憶装置１６とを有する。
コンピュータ１０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）１８と、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２０と、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）２２と、複数のＩ／Ｏ（入出力部）２４とを有する。
表示装置１２は、例えば液晶モニタであり、コンピュータ１０が出力した画像を表示する画面を有する。表示装置１２は、コンピュータ１０のＩ／Ｏ２４に接続される。
【００２８】
入力装置１４は、例えばキーボードやマウスであり、コンピュータ１０に対する命令の入力に使用される。入力装置１４は、コンピュータ１０のＩ／Ｏ２４に接続される。
外部記憶装置１６は、例えばハードディスクであり、コンピュータ１０が実行する運転シミュレーションプログラム、流体解析プログラム、流体の流れ可視化プログラム、これらのプログラムの実行に用いられるデータ、及び、これらのプログラムの実行結果等の保存に使用される。外部記憶装置１６は、コンピュータ１０のＩ／Ｏ２４に接続される。コンピュータ１０が運転シミュレーションプログラムを実行することにより運転シミュレータが実現され、流体解析プログラムを実行することにより流体解析装置が実現され、流体の流れ可視化プログラムを実行することにより流体の流れ可視化装置が実現される。
【００２９】
図２は、運転シミュレーションシステムが加圧水型原子力発電所の運転シミュレーションシステムである場合に、表示装置１２の画面に表示される画像の一例を概略的に示している。なお、図２では、説明の都合上符号が付されているが、実際の画面では符号は表示されない。
加圧水型原子力発電所の場合、流体の流路には、大別して、一次冷却流路２６と、二次冷却流路２８とがある。
一次冷却流路２６には、原子炉圧力容器３０、蒸気発生器３２の一次側、及び、冷却水ポンプ３４が順次介装され、原子炉圧力容器３０と蒸気発生器３２との間を延びる一次冷却流路２６の部分に加圧器３６が接続される。
【００３０】
二次冷却流路２８には、蒸気発生器３２の二次側、主蒸気止め弁３８、主蒸気加減弁４０、高圧タービン４２、湿分分離加熱器４４、再熱蒸気止め弁４６、インターセプト弁４８、低圧タービン５０、復水器５２、復水ポンプ５４、低圧給水加熱器５６、脱気器５８、給水ポンプ６０、及び、高圧給水加熱器６２が順次介装されている。主蒸気止め弁３８よりも上流の二次冷却流路２８の部分と湿分分離加熱器４４との間は、分岐流路６４によって接続されている。
【００３１】
高圧タービン４２の出力軸と低圧タービン５０の出力軸は、発電機６６の入力軸に接続されている。原子炉圧力容器３０内での核分裂により生じた熱は、一次冷却流路２６を流れる一次冷却材としての水により蒸気発生器３２の一次側に運ばれ、蒸気発生器３２の二次側を流れる二次冷却材としての水を蒸気にする。蒸気は、二次冷却流路２８を通じて高圧タービン４２及び低圧タービン５０を通過し、この際、蒸気により高圧タービン４２及び低圧タービン５０が駆動され、発電機６６が発電する。低圧タービン５０を駆動した後、蒸気は復水器５２で凝縮させられて水になり、復水ポンプ５４、低圧給水加熱器５６、脱気器５８、給水ポンプ６０、及び、高圧給水加熱器６２を通じて再び蒸気発生器３２の二次側に供給される。
【００３２】
図３は、運転シミュレーションシステムに含まれる流体の流れ可視化装置の機能的な構成を概略的に示すブロック図である。
流体の流れ可視化装置は、色決定部７０と、画像出力部７２と、表示装置１２とを有する。色決定部７０及び画像出力部７２は、コンピュータ１０が流れ可視化プログラムを実行することにより実現される。
【００３３】
図３に示すように、色決定部７０には表示すべき流速分布が入力される。流速分布は、コンピュータ１０が流体解析プログラムを実行することにより得られる。流体解析の際には、流体の流路を複数のブロックに区画するようにメッシュが作成され、複数のブロックの各々における流速が求められる。このため、流速分布は、複数のブロックの各々の座標データと流速データからなる。流速データは流体の速度を表しており、速さ（大きさ）と方向からなる。
【００３４】
流体解析に用いられる種々の条件は、運転シミュレーションプログラムから提供される。提供される条件に応じて、流速分布は変化する。
例えば、運転シミュレーションシステムの操作者が、入力装置１４を使用して給水ポンプ６０の吐出量を増やす操作を模擬的に行った場合、流体解析プログラムにより演算される流速分布では、脱気器５８と蒸気発生器３２の二次側との間を延びる二次冷却流路２８の部分（給水管７４）での二次冷却材の流速が速くなる。
【００３５】
色決定部７０は、流体の流路に対応する少なくとも１つのブロックＢを、流体の流れに対応して配列された複数のスライス領域Ｓ１〜Ｓｎ（ｎは２以上の整数）に仮想的に区画し、複数のスライス領域Ｓ１〜Ｓｎの各々に付与される色を決定するように構成されている。
【００３６】
具体的には、色決定部７０は、複数のスライス領域Ｓ１〜Ｓｎのうち少なくとも１つのスライス領域Ｓｊ（１≦ｊ≦ｎ）をマーカ領域に指定し、マーカ領域以外の複数のスライス領域Ｓｋ（ｋ≠ｊ）に対し共通の１つの色Ｃ１を割り当て、マーカ領域に対し色Ｃ１と異なる色Ｃ２を割り当てるように構成されている。
そして、色決定部７０は、流速分布においてブロックＢに割り当てられた流速に対応する速さ及び方向で、マーカ領域の指定を他のスライス領域Ｓｋ（ｋ≠ｊ）に移すように構成されている。マーカ領域の指定が移行されると、移行前の指定は解除される。従って、移行前に色Ｃ２が割り当てられていたスライス領域Ｓｊに対し、移行後には色Ｃ１が割り当てられる。
【００３７】
図４は、流れの方向が一方向である場合における、色決定部７０による一時的な配色を説明するための図であり、流れに沿って配列された２つのブロックＢｉ，Ｂｉ＋１を示している。２つのブロックＢｉ，Ｂｉ＋１の各々は、流れに沿って配列された８つのスライス領域Ｓ１〜Ｓ８に区画されている。そして、スライス領域Ｓ２〜Ｓ８に色Ｃ１が割り当てられ、マーカ領域に指定されているスライス領域Ｓ１に色Ｃ２が割り当てられている。
【００３８】
図５は、ある時間における、図２中の領域Ｖを拡大して示す図である。
図５に示したように、画像出力部７２は、色決定部７０によって決定された色Ｃ１，Ｃ２が複数のスライス領域Ｓ１〜Ｓｎに付与された状態で、少なくとも１つのブロックＢを表示装置１２の画面に表示させるように構成されている。
なお、図５では、説明の都合上符号が付されているが、実際の画面では符号は表示されない。
【００３９】
図６は、幾つかの実施形態に係る流体の流れ可視化装置が実行する流体の流れ可視化方法の概略的な手順を示すフローチャートである。
図６に示したように、流体の流れ可視化方法は、流速分布取得工程Ｓ１０と、色決定工程Ｓ１２と、画像出力工程Ｓ１４とを有する。
流速分布取得工程Ｓ１０では、流体解析により演算された流速分布が取得される。
【００４０】
色決定工程Ｓ１２では、流体の流路に対応する少なくとも１つのブロックＢが、流体の流れに対応して配列された複数のスライス領域Ｓ１〜Ｓｎ（ｎは２以上の整数）に仮想的に区画され、複数のスライス領域Ｓ１〜Ｓｎの各々に付与される色が決定される。
【００４１】
具体的には、色決定工程Ｓ１２において、複数のスライス領域Ｓ１〜Ｓｎのうち少なくとも１つのスライス領域Ｓｊ（１≦ｊ≦ｎ）がマーカ領域に指定され、マーカ領域以外の複数のスライス領域Ｓｋ（ｋ≠ｊ）に対し共通の１つの色Ｃ１が割り当てられ、マーカ領域に対し色Ｃ１と異なる色Ｃ２が割り当てられる。そして、色決定工程Ｓ１２では、流速分布に基づいてブロックＢに割り当てられた流体の流速に対応する速さ及び方向で、マーカ領域の指定が他のスライス領域Ｓｋ（ｋ≠ｊ）に移される。マーカ領域の指定が移行されると、移行前の指定は解除される。従って、移行前に色Ｃ２が割り当てられていたスライス領域Ｓｊに対し、移行後には色Ｃ１が割り当てられる。
【００４２】
画像出力工程Ｓ１４では、色決定工程Ｓ１２にて決定された色が複数のスライス領域Ｓ１〜Ｓｎに付与された状態で、少なくとも１つのブロックＢｉが画面に表示される。
【００４３】
幾つかの実施形態では、流体の流れ可視化方法をコンピュータに実行させるように構成された流体の流れ可視化プログラムが提供される。プログラムは、コンピュータによって読み込み可能な記録媒体に格納することができる。記録媒体としては、ハードディスク、ＳＳＤ（ソリッドステートドライブ）、ＵＳＢメモリ、ＤＶＤ及びＣＤ等を用いることができる。
【００４４】
図７は、上述した流体の流れ可視化装置及び可視化方法により表示装置１２の画面に表示される画像の一部（領域Ｖ）の変化を概略的に示している。
図７に示したように、マーカ領域が流速に対応する速さ及び方向で画面上を移動することで、各時刻ｔ１〜ｔ８でのマーカ領域の位置は異なっている。マーカ領域はブロックＢｉ，Ｂｉ＋１の各々の一端から他端まで移動すると、再び一端に戻る。図７のように画像が時間的に変化した場合、画像を見る者は、ブロックＢｉ，Ｂｉ＋１に割り当てられている流速が同じであることを視覚的に即座に理解することができる。
【００４５】
かくして上述した流体の流れ可視化装置及び流体の流れ可視化方法によれば、流体の流速に対応する速さ及び方向で、他の領域とは異なる色が付与されたマーカ領域が移動することで、表示を見る者が、ブロックＢにおける流体の流速を、ブロックＢ内での色の変化によって視覚的に認識することができる。
また、上述した流体の流れ可視化装置及び流体の流れ可視化方法によれば、仮想粒子、軌跡線、或いは、ベクトルなど、流体の流路に現実には存在していない線や図形を描画していないので、より現実に近い状態で、流体の流れが表示される。
【００４６】
更に、上述した流体の流れ可視化装置及び流体の流れ可視化方法では、ブロックに割り当てられた流体の流速に対するマーカ領域の移動速度の比を調整することで、マーカ領域の移動速度を適当に設定することができる。このため、現実の流体の流速にかかわらず、マーカ領域の移動速度を見やすい速度に設定することができ、流体の流れをアニメーションにより表示することが可能である。
【００４７】
流体解析ではブロック毎に流速が求められており、ブロック内での流速分布までは求められていない。この点、上述した流体の流れ可視化装置及び流体の流れ可視化方法によれば、ブロックを複数のスライス領域に分割し、ブロックに割り当てられた流速に対応する速さ及び方向でマーカ領域を移動させることで、あたかも、流体解析によって各スライス領域での流体の速度が与えられているかのような精緻な表示が実現される。このため、表示を見る者は、ブロックの大きさにかかわらずに、違和感なく流体の流れを認識することができる。
【００４８】
また、上述した流体の流れ可視化装置を有する運転シミュレーションシステムによれば、その操作者、例えば、プラントの運転訓練を受けている者は、流体の流路における流速分布、ひいてはプラントの稼働状況を迅速且つ詳細に把握することができる。このため、操作者は、操作による流速分布の変化を即座に的確に認識することができる。
【００４９】
なお、１つのブロックに含まれるスライス領域の数は、画面におけるブロックの大きさ、スライス領域の大きさ、及び、マーカ領域の移動速度等を考慮して適宜設定することができる。スライス領域の数は自動又は手動で設定可能に構成される。
【００５０】
図８は、幾つかの実施形態に係る流体の流れ可視化装置及び可視化方法により表示される画像の経時変化を説明するための図である。
図８に示したように、幾つかの実施形態では、色決定部７０は、相互に離間した２つ以上のスライス領域Ｓｊ，Ｓｊ＋ｐ（ｐは２以上の整数）をマーカ領域に指定するように構成されている。
この構成によれば、２つ以上のスライス領域Ｓｊ，Ｓｊ＋ｐに異なる色を付与することにより、ブロックＢ内での色の変化を強調することができ、流体の流れを視覚的により一層認識し易くなる。
【００５１】
幾つかの実施形態では、図７及び図８に示したように、色決定部７０は、マーカ領域が、複数のブロックＢｉ，Ｂｉ＋１に渡って順次移動しているように表示されるように、複数のスライス領域Ｓ１〜Ｓｎに付与される色を決定するように構成されている。
そのために、色決定部７０は、複数のブロックＢｉ，Ｂｉ＋１に渡って、マーカ領域の指定を同期させるように構成されている。
この構成によって、図７及び図８に示したように、時刻ｔ８から時刻ｔ１に戻ったときに、ブロックＢｉのスライス領域Ｓ８に位置していたマーカ領域が、ブロックＢｉ＋１のスライス領域Ｓ１に移動したかのように見える。このため、表示を見る者に与える違和感を抑えながら、流体の流れを認識させることができる。
【００５２】
図９は、幾つかの実施形態に係る流体の流れ可視化装置及び可視化方法により表示される画像の経時変化を説明するための図である。
図９に示したように、幾つかの実施形態では、色決定部７０は、隣接する２つのブロックＢｉ，Ｂｉ＋１に割り当てられている流速に差があるときに、２つのブロックＢｉ，Ｂｉ＋１に対し、流速の差に応じた数のマーカ領域を指定するように構成されている。
【００５３】
具体的には、図９では、ブロックＢｉに割り当てられた流速は、ブロックＢｉ＋１に割り当てられた流速の２倍であり、ブロックＢｉでは１つのマーカ領域が指定され、ブロックＢｉ＋１では２つのマーカ領域が指定されている。つまり、流速とマーカ領域の数は反比例している。
この構成によれば、流速に差があっても、複数のブロックＢｉ，Ｂｉ＋１に渡って、マーカ領域が順次移動しているように表示することができる。このため、表示を見る者に与える違和感を抑えながら、流体の流れを認識させることができる。
【００５４】
図１０は、幾つかの実施形態に係る流体の流れ可視化装置及び可視化方法により表示される画像におけるマーカ領域の移動速度を説明するための図である。
図１０に示したように、幾つかの実施形態では、色決定部７０は、隣接する２つのブロックＢｉ，Ｂｉ＋１に割り当てられた流速Ｖ１，Ｖ２に差があるときに、流速Ｖ１，Ｖ２の差に応じて、２つのブロックＢｉ，Ｂｉ＋１の境界領域でマーカ領域の指定を移す速さ、即ちマーカ領域の移動速度を調整するように構成されている。
【００５５】
ブロックＢｉ，Ｂｉ＋１間でマーカ領域の移動速度の差が大きい場合、見る者に不自然な感じを与えることがある。そこで、この構成では、流体の流速の差に応じて、ブロックＢｉとブロックＢｉ＋１の境界領域でマーカ領域の移動速度を調整することで、境界領域で流速が連続的に変化しているような表示を実現している。これにより、表示を見る者に与える違和感を抑えながら、流体の流れを認識させることができる。
【００５６】
幾つかの実施形態では、図１０に示したように、上流のブロックＢｉに割り当てられた流速Ｖ１がマーカ領域の移動速度に対し与える影響が、ブロックＢｉの中心から離れるほど小さくなる一方で、下流のブロックＢｉ＋１に割り当てられた流速Ｖ２がマーカ領域の移動速度に対し与える影響が、ブロックＢｉ＋１の中心に近づくほど大きくなるように、境界領域でのマーカ領域の移動速度が調整される。
【００５７】
例えば、マーカ領域の移動速度は、速度Ｖ１と速度Ｖ２の線形結合で表され、適当な係数を設定することにより、境界領域でのマーカ領域の移動速度が調整される。図９の場合、ブロックＢｉのスライス領域Ｓ７，Ｓ８及びブロックＢｉ＋１のスライス領域Ｓ１，Ｓ２でのマーカ領域の移動速度Ｖｍ１，Ｖｍ２，Ｖｍ３，Ｖｍ４は以下のようになる。
Ｖｍ１＝Ｖ１＊（７／８）＋Ｖ２＊（１／８）
Ｖｍ２＝Ｖ１＊（５／８）＋Ｖ２＊（３／８）
Ｖｍ３＝Ｖ１＊（３／８）＋Ｖ２＊（５／８）
Ｖｍ４＝Ｖ１＊（１／８）＋Ｖ２＊（７／８）
【００５８】
これらの移動速度Ｖｍ１〜Ｖｍ４は、次式でまとめて表すことができる。
Ｖｍｑ＝Ｖ１＊（（２Ｎ−２ｑ＋１）／２Ｎ）＋Ｖ２＊（（２ｑ−１）／２Ｎ）
ただし、Ｎは境界領域に含まれるスライス領域の数であり、ｑは、流れ方向に沿って数えたときの境界領域に含まれるスライス領域の番号である。
図１０の場合、ブロックＢｉのスライス領域Ｓ７，Ｓ８及びブロックＢｉ＋１のスライス領域Ｓ１，Ｓ２の各々でのマーカ領域の移動速度は、両隣のスライス領域でのマーカ領域の移動速度の中間値となっている。このため、境界領域でのマーカ領域の移動流速の変化が滑らかとなっており、表示を見る者に与える違和感を抑えながら、流体の流れを認識させることができる。
【００５９】
幾つかの実施形態では、１つのブロックＢの片側の境界領域において、マーカ領域の移動速度が調整されるスライス領域の数（Ｎ／２）は、１つのブロックＢに含まれるスライス領域Ｓ１〜Ｓｎの数ｎの１０％〜３０％に設定される。
マーカ領域の移動速度が調整されるスライス領域の数（Ｎ／２）が総数ｎの１０％〜３０％である場合、境界領域でのマーカ領域の移動を滑らかに見せながら、マーカ領域の移動により表される流体の流速の正確さが確保される。例えば図１０の場合、ブロックＢｉの上側では、流速の差に応じてマーカ領域の移動速度が調整されるスライス領域の数は２つであり、この数はブロックＢｉに含まれるスライス領域の総数の２５％である。
【００６０】
幾つかの実施形態では、色決定部７０は、マーカ領域に付与される色Ｃ２の明度を、他のスライス領域に付与される色Ｃ１の明度と異ならせるように構成されている。
【００６１】
色の三要素には、明度、色相及び彩度があり、明度を異ならせることで、異なる色を実現することができる。この構成によれば、各ブロックＢにおける流体の流速を、ブロックＢ内での明度の変化によって視覚的に認識することができる。明度の変化によれば、表示を見る者に誤解、例えば流体に濃度が高い部分が存在するかのような印象等、を与えるのを抑えながら、流体の流れを認識させることができる。
【００６２】
幾つかの実施形態では、マーカ領域以外のスライス領域に付与される色Ｃ１の明度を、マーカ領域に付与される色Ｃ２の明度よりも低く設定し、明度の差を２０％〜４０％に設定するのがよい。明度の差が２０％〜４０％である場合、マーカ領域に指定されたスライス領域Ｓｊと他のスライス領域Ｓｋとの良好な識別性が確保されるとともに、色Ｃ１及び色Ｃ２の明るさがいずれも適当になり、良好な視認性が確保される。
【００６３】
幾つかの実施形態では、色Ｃ１の明度は最大明度の約６５％に設定され、色Ｃ２の明度は最大明度の約８５％に設定される。この構成によれば、マーカ領域に指定されたスライス領域Ｓｊと他のスライス領域Ｓｋとの良好な識別性が確保されるとともに、色Ｃ１及び色Ｃ２の明るさがいずれも適当になり、良好な視認性が確保される。
【００６４】
幾つかの実施形態では、色決定部７０は、流体の温度分布に対応する色相の色を少なくとも１つのブロックＢに属する複数のスライス領域Ｓ１〜Ｓｎに付与するように構成されている。
色の三要素には明度、色相及び彩度があり、この構成では、明度の変化で流体の流れを表現しながら、色相で流体の温度を表現することができる。これにより、表示を見る者は、流体の流速分布とともに流体の温度分布を視覚的に認識することができる。
なお、流体の温度分布は、流体解析プログラムや運転シミュレーションプログラムによって提供されたものを使用することができる。
【００６５】
幾つかの実施形態では、温度と色相の対応関係は、例えば、色相環における各色相の周方向位置を考慮して設定される。色相環では、周方向に赤色、橙色、黄色、緑色、青色、藍色及び紫色が順に並んでおり、この順序に対応して、例えば、高温のブロックＢに赤色が付与され、中間温度のブロックＢに黄色が付与され、低温のブロックＢに青色が付与される。
【００６６】
図１１は、幾つかの実施形態に係る流体の流れ表示装置及び表示方法により表示される画像の一部を概略的に示している。
図１１に示したように、幾つかの実施形態では、流体は液体であり、画像出力部７２は、流体とともに流れる複数の気泡７６を画面に更に表示させるように構成されている。
この構成によれば、色の変化によって流速が表示されており、流速を表示するための仮想粒子、軌跡或いはベクトル等が表示されていないので、気泡７６を線や図形で画面に表示したとしても、気泡７６を明瞭に認識することができる。
【００６７】
図１２は、幾つかの実施形態に係る流体の流れ表示装置及び表示方法により表示される画像の一部を概略的に示している。
図１２に示したように、幾つかの実施形態では、色決定部７０は、スライス領域Ｓ１〜Ｓｎに付与される色に対し透過性を付与するように構成されている。
流体には透光性（透過性）を有するものが多く、この構成によれば、複数のスライス領域Ｓ１〜Ｓｎに付与される色に透過性を付与することで、表示を見る者に自然な印象を与えながら、流体の流れを認識させることができる。
【００６８】
幾つかの実施形態では、色Ｃ１，Ｃ２の透過性は、それぞれ１５％〜３５％に設定される。透過性が１５％〜３５％の場合、色Ｃ１，Ｃ２の良好な視認性を確保しながら、気泡７６の良好な視認性も確保される。
【００６９】
幾つかの実施形態では、図１２に示したように、スライス領域Ｓ１〜Ｓｎに付与される色に対し透過性を付与しながら、画像出力部７２が、複数のスライス領域Ｓ１〜Ｓｎを三次元的に表示するように構成されていてもよい。この構成によれば、複数のスライス領域Ｓ１〜Ｓｎを３次元的に表示することによって、流体の流路の形状が全体として複雑であっても、表示を見る者は、各部位における流体の流速を容易に認識することができる。
【００７０】
図１３は、幾つかの実施形態に係る流体の流れ表示装置及び表示方法により表示される画像の一部を概略的に示している。
図１３では、流体としての粒子の軌跡が帯によって表示されている。帯は、軌跡に沿って配列された複数のブロックＢからなり、各ブロックＢは複数のスライス領域Ｓ１〜Ｓｎからなる。この場合も、各ブロックＢでマーカ領域を移動させることで、粒子の速度を色をもって表示することができる。
【００７１】
本発明は、上述した幾つかの実施形態に限定されることはなく、上述した幾つかの実施形態に変更を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
例えば、運転シミュレーションプログラム、流体解析プログラム、及び、流体の流れ可視化プログラムは、コンピュータ（クライアントコンピュータ）１０に接続された外部記憶装置１６に格納されていたが、サーバ（ホストコンピュータ）に接続された外部記憶装置に格納されていてもよい。この場合、サーバが運転シミュレーションプログラム、流体解析プログラム、及び、流体の流れ可視化プログラムを実行し、実行結果をネットワークを介してコンピュータ１０に送信してもよい。
また、運転シミュレーションシステムの対象となる設備は、流体の流路を有する設備であり、加圧水型原子力発電所に限定されることはなく、石炭焚火力発電所、飲料水等の製造プラント、化学プラント、ターボ冷凍機、空調装置等であってもよい。
また、流速分布を表示する対象の流体は、流れることのできる物体であり、液体に限定されることはなく、気体や紛体あるいはそれらが混在した形態のものであっても良い。
【符号の説明】
【００７２】
１０  コンピュータ
１２  表示装置
１４  入力装置
１６  外部記憶装置
１８  ＣＰＵ
２０  ＲＡＭ
２２  ＲＯＭ
２４  Ｉ／Ｏ
２６  一次冷却流路
２８  二次冷却流路
３０  原子炉圧力容器
３２  蒸気発生器
３４  冷却水ポンプ
３６  加圧器
３８  主蒸気止め弁
４０  蒸気加減弁
４２  高圧タービン
４４  湿分分離加熱器
４６  再熱蒸気止め弁
４８  インターセプト弁
５０  低圧タービン
５２  復水器
５４  復水ポンプ
５６  低圧給水加熱器
５８  脱気器
６０  給水ポンプ
６２  高圧給水加熱器
６４  分岐流路
６６  発電機
６８  流速分布演算部
７０  色決定部
７２  画像出力部
７４  給水管
７６  気泡
Ｂ  ブロック
Ｓ  スライス領域
【図１】
2015148876.tif 000003
【図４】
2015148876.tif 000004
【図６】
2015148876.tif 000005
【図２】
2015148876.tif 000006
【図３】
2015148876.tif 000007
【図５】
2015148876.tif 000008
【図７】
2015148876.tif 000009
【図８】
2015148876.tif 000010
【図９】
2015148876.tif 000011
【図１０】
2015148876.tif 000012
【図１１】
2015148876.tif 000013
【図１２】
2015148876.tif 000014
【図１３】
2015148876.tif 000015