(57)【要約】【課題】精度のよい解析モデルを短期間で作成できる。【解決手段】１次元モデル生成部１２は、熱輸送装置の３次元モデルＭ１から、冷媒の流路を表す１次元モデルＭ２を生成する。節点設定部１３は、１次元モデルＭ２に、熱解析に用いる解析情報を割り当てた節点Ｎを設定する。解析部１４は、解析結果が保証する解析精度を満たすまで、節点Ｎに割り当てられた解析情報に基づく解析計算を、節点設定部１３に節点Ｎの数を増加させつつ反復して行う。【選択図】図１
2015146166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱輸送装置の３次元モデルから、冷媒の流路を表す１次元モデルを生成する１次元モデル生成部と、
前記１次元モデルに、熱解析に用いる解析情報を割り当てた節点を設定する節点設定部と、
解析結果が保証する解析精度を満たすまで、前記節点に割り当てられた前記解析情報に基づく解析計算を、前記節点設定部に前記節点の数を増加させつつ反復して行う解析部と、
を有することを特徴とする解析処理装置。
【請求項２】
前記節点設定部は、前記１次元モデルと前記３次元モデルとの位置を合わせた上で、前記節点を含む前記３次元モデルの領域の幾何情報を計算し、前記幾何情報を含む前記解析情報を前記節点に割り当てる、ことを特徴とする請求項１に記載の解析処理装置。
【請求項３】
前記１次元モデル生成部は、前記３次元モデルから、前記熱輸送装置に含まれる複数の要素を特定し、前記複数の要素のうち、前記冷媒の流路となる要素を選択して、選択した前記要素に基づいて、前記１次元モデルを生成する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の解析処理装置。
【請求項４】
前記１次元モデル生成部は、前記３次元モデルを骨格モデルに変換することで、前記１次元モデルを生成することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の解析処理装置。
【請求項５】
前記解析部は、前記解析計算の収束性を判定し、前記解析計算が所定のレベルに収束するまで、前記節点の数を増加させる、ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の解析処理装置。
【請求項６】
解析処理装置が、
熱輸送装置の３次元モデルから、冷媒の流路を表す１次元モデルを生成し、
前記１次元モデルに、熱解析に用いる解析情報を割り当てた節点を設定し、
解析結果が保証する解析精度を満たすまで、前記節点に割り当てられた前記解析情報に基づく解析計算を、前記節点の数を増やしつつ反復して行う、
ことを特徴とする解析処理方法。
【請求項７】
熱輸送装置の３次元モデルから、冷媒の流路を表す１次元モデルを生成し、
前記１次元モデルに、熱解析に用いる解析情報を割り当てた節点を設定し、
解析結果が保証する解析精度を満たすまで、前記節点に割り当てられた前記解析情報に基づく解析計算を、前記節点の数を増やしつつ反復して行う、
処理をコンピュータに実行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】
本技術は、解析処理装置、解析処理方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ループヒートパイプ（LHP：Loop Heat Pipe）やループサーモサイフォン（LTS：Loop Thermo Syphon）といった流体の気液相変化を利用した熱輸送装置が注目されている。熱輸送装置は、高い熱輸送能力と省エネルギー効果を有しており、例えば、サーバブレードの冷却器などに広く使用される。
【０００３】
熱輸送装置の開発では、例えば、熱回路網と流路網のモデルが作成され、伝熱分布や流量分布などを解析するシミュレーションが行われる。このようなモデルに対する解析シミュレーションを実施することで、冷却性能などの最適化が図られる。
【０００４】
従来、動作条件に応じて、機器や装置に対する熱回路網または流体回路網を生成し、生成された回路網を対象に物理量を演算する手法がある。また、熱交換器の配管本数に基づく組み合わせ可能な配管パターン毎の熱交換器の熱回路網モデルを生成して、熱交換量を算出する手法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−３１１１６６号公報
【特許文献２】特開２００４−２５２６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の熱輸送装置の解析モデルの開発では、まだ解析者が設定する項目が多く、熱輸送装置の形状や特性に応じた精度のよい解析モデルを作成するためには時間がかかる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１つの案では、解析処理装置が提供される。解析処理装置は、熱輸送装置の３次元モデルから、冷媒の流路を表す１次元モデルを生成する１次元モデル生成部と、前記１次元モデルに、熱解析に用いる解析情報を割り当てた節点を設定する節点設定部と、解析結果が保証する解析精度を満たすまで、前記節点に割り当てられた前記解析情報に基づく解析計算を、前記節点設定部に前記節点の数を増加させつつ反復して行う解析部と、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
開示の解析処理装置、解析処理方法およびプログラムによれば、精度のよい解析モデルを短期間で作成できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施の形態の解析処理装置の一例を示す図である。
【図２】冷却装置の一例を示す図である。
【図３】第２の実施の形態の解析処理装置の一例を示す図である。
【図４】物性値データベースの一例を示す図である。
【図５】解析処理装置の動作例を示すフローチャートである。
【図６】要素特定処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】３Ｄモデルから骨格モデルへの変換を示す図である。
【図８】領域の分割点の設定を説明するための図である。
【図９】領域の分割点の設定を説明するための図である。
【図１０】領域の分割点の設定を説明するための図である。
【図１１】幾何情報の算出処理の例を説明する図である。
【図１２】幾何情報算出式のパラメータを示す図である。
【図１３】節点挿入部および解析部の動作例を示すフローチャートである。
【図１４】節点挿入部および解析部の動作例を示すフローチャートである。
【図１５】解析モデルの生成過程の一例を示す図である。
【図１６】解析モデルの生成過程の一例を示す図である。
【図１７】温度分布の解析結果の一例を示す図である。
【図１８】温度分布の解析結果のデータ補間例を示す図である。
【図１９】データの比較評価例を示す図である。
【図２０】本実施の形態に用いるコンピュータのハードウェアの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は第１の実施の形態の解析処理装置の一例を示す図である。
【００１１】
解析処理装置１０は、記憶部１１、１Ｄモデル（１次元モデル）生成部１２、節点設定部１３および解析部１４を備える。
１Ｄモデル生成部１２は、例えば、記憶部１１に記憶されている熱輸送装置の３Ｄモデル（３次元モデル）Ｍ１を取得して、３ＤモデルＭ１から冷媒の流路を表す１ＤモデルＭ２を生成する。３ＤモデルＭ１から１ＤモデルＭ２への変換は、例えば、ＣＧ（Computer Graphics）アニメーションやモーションキャプチャ等で使用されるような骨格モデルを生成する技術を用いて行うことができる。
【００１２】
なお、１ＤモデルＭ２の生成の際には、３ＤモデルＭ１から熱輸送装置に含まれる要素を特定する処理を行ってもよい。その処理の例については後述する。
節点設定部１３は、１ＤモデルＭ２に、熱解析に用いる解析情報を割り当てた節点Ｎを設定する。熱解析に用いる解析情報は、例えば、冷媒の流路の幾何情報（配管半径、体積、断面積等）や、流路に含まれる材料の物性値（密度、比熱、熱伝導率等）、等である。
【００１３】
解析部１４は、解析結果が保証する解析精度を満たすまで、節点Ｎに割り当てられた解析情報に基づき、伝熱分布や流量分布などを求める解析計算を、節点設定部１３に節点Ｎの数を増加させつつ反復して行う。なお、節点を追加する方法の例については後述する。
【００１４】
上記のような解析処理装置１０によれば、保証する解析精度を考慮した節点の設定が自動で行われるため、解析者が予め適切な節点数を検証したりする手間を省け、精度のよい解析モデル（熱回路網と流路網のモデル）Ｍ３を短期間で作成できるようになる。また、作成される解析モデルＭ３は、保証する解析精度を満たす最少の節点数となっているため、解析に使用する解析情報を少なく抑えられ、解析時間そのものも短縮できるようになる。このように、本実施の形態の解析処理装置１０では、解析にかかる作業時間を短縮できるようになる。
【００１５】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態の解析処理装置では、解析対象の熱輸送装置として、例えば、以下に示すような冷却装置（ループヒートパイプなど）を扱うものとして説明を行う。
【００１６】
図２は冷却装置の一例を示す図である。
図２に示す冷却装置２０は、気液の相変化を利用した二相（気液相）の熱輸送装置である。冷却装置２０は、蒸発器（エバポレータ）２１、凝縮器（コンデンサ）２２および配管２３を含む。配管２３は、蒸気管２３ａと液管２３ｂを含み、蒸発器２１と凝縮器２２とを結合する。
【００１７】
蒸発器２１は、負荷熱で内部の液状の冷媒を気化させる。蒸気管２３ａは、気化した蒸気の冷媒を凝縮器２２へ流す。凝縮器２２には、放熱用のフィン２２ａが複数設けられており、蒸気管２３ａを流れてきた蒸気を放熱して凝縮し液化する。液管２３ｂは、凝縮された液体を蒸発器２１へ流す。
【００１８】
なお、蒸発器２１の内壁は、図示しないウィック（wick）と呼ばれる毛細管構造になっており、ウィックの毛細管力がポンプ動力となって、二相流体が配管２３を通じて受動的に環流する。
【００１９】
次に第２の実施の形態の解析処理装置の一例を説明する。なお、以降の説明では、図２に示した冷却装置２０の解析モデル（熱回路網と流路網のモデル）を生成するものとする。
【００２０】
図３は第２の実施の形態の解析処理装置の一例を示す図である。
解析処理装置１０ａは、記憶部１１ａ、１Ｄモデル生成部１２ａ、節点設定部１３ａ、解析部１４ａ、解析結果出力部１５ａを有している。なお、解析処理装置１０ａは、例えば、後述するようなコンピュータ（図２０参照）により実現可能であり、記憶部１１ａは、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＨＤＤ（Hard Disk Drive）により実現される。また、１Ｄモデル生成部１２ａ、節点設定部１３ａ、解析部１４ａ、解析結果出力部１５ａは、プロセッサの制御のもと実現される。
【００２１】
記憶部１１ａは、例えば、冷却装置２０の３Ｄモデル１１ａ１、１Ｄモデル生成部１２ａで生成された１Ｄモデル（骨格モデル）１１ａ２、節点に設定する物性値を含む物性値データベース１１ａ３、節点設定部１３ａで生成された解析モデル１１ａ４を格納する。
【００２２】
１Ｄモデル生成部１２ａは、要素特定部１２ａ１、骨格モデル生成部１２ａ２を有している。
要素特定部１２ａ１は、３Ｄモデル１１ａ１（３Ｄ ＣＡＤ（Computer Aided Design）モデルなど）のメッシュモデル化を行って、３Ｄモデル１１ａ１を領域分割する。
【００２３】
そして、要素特定部１２ａ１は、領域分割した形状の特徴探索を行って、３Ｄモデル１１ａ１に含まれる要素を特定する。例えば、冷却装置２０の場合では、要素として、図７に示す蒸発器２１、凝縮器２２、配管２３が特定されることになる。
【００２４】
なお、３Ｄモデル１１ａ１において、蒸発器２１、凝縮器２２、配管２３の形状ファイルが個別に用意されている場合には、解析者が解析処理装置１０ａに入力する指示信号に基づいて、１Ｄモデル１１ａ２を生成する要素を特定するようにしてもよい。
【００２５】
骨格モデル生成部１２ａ２は、特定された要素に基づいて、冷媒の流路を表す１Ｄモデル１１ａ２を生成する。本実施の形態では、ＣＧアニメーションやモーションキャプチャ等で使用されるような３Ｄモデルから骨格モデルを作成する手法を用いて、１Ｄモデル１１ａ２を生成するものとして説明を行う。そのため、以下の説明では１Ｄモデル１１ａ２を骨格モデル１１ａ２と呼ぶことにする。
【００２６】
節点設定部１３ａは、節点挿入部１３ａ１、幾何情報算出部１３ａ２、解析情報設定部１３ａ３を有する。
節点挿入部１３ａ１は、骨格モデル１１ａ２に節点を挿入する経路を設定し、該経路に節点を挿入する。
【００２７】
幾何情報算出部１３ａ２は、骨格モデル１１ａ２と３Ｄモデル１１ａ１との位置関係に基づき、節点を含む３Ｄモデル１１ａ１の領域の幾何情報（配管半径、体積、断面積等）を算出する。
【００２８】
解析情報設定部１３ａ３は、熱解析に用いる解析情報として、幾何情報算出部１３ａ２で算出された幾何情報や、物性値データベース１１ａ３で管理されている物性値を節点に設定する。これにより、解析モデル１１ａ４が生成される。
【００２９】
図４は物性値データベースの一例を示す図である。
物性値データベース１５は、材料名、温度［K］、密度［Kg／m3］、比熱［J／（Kg−K）］、熱伝導率［W／（m−K）］の項目を有し、材料毎の各種熱物性に関する値が登録されている。
【００３０】
解析部１４ａは、解析結果が、保証する解析精度を満たすまで、節点に割り当てられた解析情報に基づく解析計算（例えば、温度分布、気液分率、圧力損失等の解析計算）を、節点挿入部１３ａ１に節点の数を増加させつつ行う。この処理により、解析結果が、保証する解析精度を満たすまで、解析モデル１１ａ４が更新されていく。また、本実施の形態では、解析部１４ａは、解析モデル１１ａ４に対する定常解析結果に基づき、数値計算の収束性を判定し、収束性が所定のレベルを満たさない場合にも、節点挿入部１３ａ１に節点の数を増加させ、解析モデル１１ａ４を更新させる。
【００３１】
解析結果出力部１５ａは、解析モデル１１ａ４を用いた解析計算の結果を出力する。例えば、解析結果出力部１５ａは、図示しないディスプレイに、冷媒の流路における温度分布、気液分率の分布、圧力損失の分布などを、解析計算の結果得られる節点の物理量（温度、気液分率、圧力等）の値の大きさ毎に色分けして表示する。
【００３２】
次に解析処理装置１０ａの動作例についてフローチャートを用いて説明する。
図５は解析処理装置の動作例を示すフローチャートである。
〔Ｓ１〕要素特定部１２ａ１は、３Ｄモデル１１ａ１を領域分割し、領域分割した各形状の特徴探索を行って、３Ｄモデル１１ａ１の要素を特定する。
【００３３】
〔Ｓ２〕骨格モデル生成部１２ａ２は、特定された要素に基づいて、冷媒の流路を表す骨格モデル１１ａ２を生成する。
〔Ｓ３〕節点設定部１３ａは、骨格モデル１１ａ２に節点を挿入し、骨格モデル１１ａ２と３Ｄモデル１１ａ１との位置関係に基づき、節点を含む３Ｄモデル１１ａ１の領域の幾何情報を算出し、幾何情報と物性値を含む解析情報を節点に設定する。これにより解析モデル１１ａ４が生成される。
【００３４】
〔Ｓ４〕解析部１４ａは、解析モデル１１ａ４において、節点に割り当てられた解析情報に基づき、解析計算を行う。
〔Ｓ５〕解析部１４ａは、解析結果に基づき、数値計算の収束性が所定のレベルを満たし、かつ解析結果が保証する解析精度を満たすか否かを判定する。収束性が所定のレベルを満たさないとき、または解析結果が保証する解析精度を満たさないときは、ステップＳ３の処理に戻り、節点が追加され解析モデル１１ａ４が更新される。
【００３５】
収束性が所定のレベルを満たし、かつ、解析結果が保証する解析精度を満たすときは、ステップＳ６の処理が行われる。
〔Ｓ６〕節点設定部１３ａは、収束性が所定のレベルを満たし、かつ、解析結果が保証する解析精度を満たすとき、節点の追加を終了して、解析モデル１１ａ４を決定し、解析モデルの作成処理を終了する。
【００３６】
次に、図５に示した各処理ステップの一例を説明する。
図６は要素特定処理の一例を示すフローチャートである。
〔Ｓ１１〕要素特定部１２ａ１は、３Ｄモデル１１ａ１を取得してメッシュモデル（三角メッシュモデル）に変換する。
【００３７】
〔Ｓ１２〕要素特定部１２ａ１は、メッシュモデルの領域分割（セグメンテーション）を行って、プリミティブ形状（例えば、円筒面、平面、トーラス面など）に分離する。
〔Ｓ１３〕要素特定部１２ａ１は、プリミティブ形状の特徴探索を行い、要素を特定する。
【００３８】
要素特定部１２ａ１は、例えば、特徴探索として、複数の平行平面を探索して、図２に示す冷却装置２０のフィン２２ａを検出することにより、当該形状の要素を凝縮器２２であると特定する。
【００３９】
また、要素特定部１２ａ１は、例えば、円のスイープ形状を検出することにより、当該形状の要素を配管２３であると特定する。さらに、要素特定部１２ａ１は、このような特徴探索を行った後に残った形状の内、最も大きな形状を検出することにより、当該形状の要素が蒸発器２１であることを特定する。
【００４０】
このように、要素特定部１２ａ１は、解析対象の３Ｄモデル１１ａ１を領域分割し、領域分割した各形状の特徴探索を行って、３Ｄモデル１１ａ１の要素を特定する。これにより、解析対象機器の要素（例えば、蒸発器２１、凝縮器２２、配管２３）を明確に分離することが可能になる。
【００４１】
次に骨格モデル１１ａ２の生成処理の一例を説明する。
図７は３Ｄモデルから骨格モデルへの変換例を示す図である。
骨格モデル生成部１２ａ２は、冷却装置２０から、蒸発器２１と凝縮器２２のフィン２２ａとを取り除いた際の３Ｄモデルに基づき、冷媒の流路を表す骨格モデル１１ａ２を生成する。
【００４２】
なお、骨格モデル１１ａ２を生成する際には、ＣＧアニメーションやモーションキャプチャ等で使用されるような３Ｄモデルから骨格モデルに変換する技術を利用することが可能である。３Ｄモデルから骨格モデルに変換する技術を用いることで、３Ｄモデルの位相（位相幾何学でいう位相）を再現した、冷媒の流路を表す精度の高い１Ｄモデルを生成できる。
【００４３】
次に節点設定処理の一例を説明する。骨格モデル１１ａ２への節点の挿入に先立ち、節点を挿入する領域（経路）を規定するための領域の分割点の設定が行われる。
図８〜図１０は領域の分割点の設定を説明するための図である。
【００４４】
例えば、骨格モデル生成部１２ａ２では、３Ｄモデル１１ａ１を骨格モデル１１ａ２に変換すると、骨格モデル１１ａ２の流路ｍ０に対して領域の分割点を設定する。なお、節点設定部１３ａで領域の分割点を設定してもよい。
【００４５】
図８に示す、領域の分割点設定＃１において、骨格モデル生成部１２ａ２は、蒸発器２１と凝縮器２２の領域枠（bounding box）と、骨格モデル１１ａ２の流路ｍ０との交点を検出し、当該交点を領域の分割点ｐ１〜ｐ８に設定する。
【００４６】
図９に示す、領域の分割点設定＃２において、骨格モデル生成部１２ａ２は、流路ｍ０の直線部と曲部を検出し、直線部と曲部との接続点と、曲部内の変曲点の位置（曲げ方向が変わる位置）とを検出し、当該交点を領域の分割点ｐ１１〜ｐ１７に設定する。
【００４７】
図１０は、図８、図９それぞれの領域の分割点を含む状態を示している。なお、本例では流路ｍ０に分岐はないが、流路ｍ０に分岐があるような場合は、分岐点も領域の分割点として設定することになる。
【００４８】
次に節点設定処理における、幾何情報の算出処理の例を説明する。
図１１は幾何情報の算出処理の例を説明する図である。
幾何情報算出部１３ａ２は、３Ｄモデル１１ａ１と骨格モデル１１ａ２の位置関係に基づき、例えば、節点ｐ２０を含む３Ｄモデル１１ａ１の領域ａ１の幾何情報を計算する。３Ｄモデル１１ａ１と骨格モデル１１ａ２は、座標が一致しているので、図１１に示されているように重なる。幾何情報算出部１３ａ２は、例えば、２平面ｆ１、ｆ２で節点ｐ２０を含む領域ａ１を切り取り、切り取った領域ａ１の形状の幾何情報を算出する。
【００４９】
以下、ポリゴンモデルにおける幾何情報の例として、経路長、断面積、表面積および体積を算出する場合について説明する。
（ａ）経路長
経路長Ｌは、区切られた領域の線モデルの長さとする。経路長Ｌは、以下の式（１）で求められる。
【００５０】
【数１】
2015146166.tif 000003
【００５１】
なお、ｍ＋１は、線モデルの頂点数、ｖｉは、線モデルの頂点の座標である。
（ｂ）断面積
断面積Ａは、以下の式（２）で求められる。
【００５２】
【数２】
2015146166.tif 000004
【００５３】
なお、ｌ＋１は断面多角形の頂点数、ｑｊは、断面多角形の頂点の座標である。
（ｃ）表面積
表面積は、ｎ個の三角形の面積の総和である。１つの三角形の面積は以下の式（３）で求められる。
【００５４】
【数３】
2015146166.tif 000005
【００５５】
なお、式（３）中のパラメータの定義を図１２に示す。
（ｄ）体積
体積Ｖは、三角形の頂点ａ、ｂ、ｃと原点との４点から構成される四面体の符号付体積の総和で計算され、下記の式（４）で求められる。
【００５６】
【数４】
2015146166.tif 000006
【００５７】
次に、領域の分割点設定後から解析モデル１１ａ４を生成するまでの動作について図１３〜図１６を用いて説明する。
図１３、図１４は節点設定部および解析部の動作例を示すフローチャートである。図１５、図１６は解析モデルの生成過程の一例を示す図である。
【００５８】
〔Ｓ２１〕節点挿入部１３ａ１は、骨格モデル生成部１２ａ２で生成された骨格モデル１１ａ２を取得すると、骨格モデル１１ａ２の領域の分割点間の経路長の中で、最も長い経路長を持つ経路を、最初に節点を挿入すべき経路として選択する。
【００５９】
ここで、ｎ（＝０、１、２、・・・）を経路長設定の更新回数（節点数の更新回数）とした場合、更新回数ｎ回目の経路の長さを経路長Ｌnで表す。なお、ステップＳ２１は、経路の最初の設定処理の段階なので、ｎ＝０とする。したがって、ステップＳ２１で設定した経路の経路長は、経路長Ｌ0と表せる。なお、図１５の状態Ｓｔ１に、経路長Ｌ0の経路を示す（図１５の例では、領域の分割点間で最も長い経路が２本ある）。
【００６０】
〔Ｓ２２〕節点挿入部１３ａ１は、更新回数がｎ（＝０、１、２、・・・）回目の経路に対して、挿入すべき節点数を求める。例えば、骨格モデル１１ａ２の流路上に、節点（または境界の分割点）ｉと、節点ｉ＋１とがあり、節点ｉと、節点ｉ＋１との間の経路長をＬi,i+1、更新回数ｎ回目の経路の経路長をＬnとした場合、節点数Ｎは、Ｎ＝Ｌi,i+1／Ｌnで求める。
【００６１】
〔Ｓ２３〕節点挿入部１３ａ１は、当該経路上に対して、Ｎ個の節点を等間隔に並べて挿入する。図１５の状態Ｓｔ２に、節点を挿入した状態を示す。
〔Ｓ２４〕幾何情報算出部１３ａ２は、図１１に示したように、３Ｄモデル１１ａ１と骨格モデル１１ａ２とを重ね合わせて（位置合わせして）、体積、平均断面積などの幾何情報を算出する。算出した幾何情報は、解析情報設定部１３ａ３により節点に設定される。
【００６２】
〔Ｓ２５〕節点挿入部１３ａ１は、経路長の更新回数ｎが０か否かを判断する。ｎ＝０の場合（経路長の更新をまだ行っていない当初経路（領域の分割点間で最も長い経路）の場合）はステップＳ２６へ行き、ｎ≠０の場合（経路長を更新している場合）はステップＳ２７へ行く。
【００６３】
〔Ｓ２６〕解析情報設定部１３ａ３は、経路上の節点に対して、物性値データベース１１ａ３から選択したパラメータを設定する。
〔Ｓ２７〕解析情報設定部１３ａ３は、当該ｎ回目に更新した経路と同一領域の分割点間に存在する、（ｎ−１）回目に更新された経路における節点を認識する。そして、認識した節点の物性値に関するパラメータを、当該ｎ回目更新時の経路の節点に設定する。
【００６４】
〔Ｓ２８〕解析部１４ａは、幾何情報および物性値のパラメータが設定された節点に対して定常解析（１次元定常解析）を実施する。
〔Ｓ２９〕解析部１４ａは、定常解析の計算収束性を評価する。すなわち、解析部１４ａは、定常解析の数値計算で得られた残差が所定のレベル（閾値）を超えるか否かを判断する。残差が閾値以上の場合はステップＳ３０へ行き、残差が閾値より小さい場合はステップＳ３１へ行く。
【００６５】
〔Ｓ３０〕節点挿入部１３ａ１は、経路長の更新処理を行う。例えば、（ｎ＋１）回目の経路長Ｌn+1は、ｎ回目に更新した経路長の半分に短縮して（Ｌn+1＝０．５×Ｌn）、経路長を更新し、ステップＳ２２へ戻る。
【００６６】
〔Ｓ３１〕解析部１４ａは、当該ｎ回目の更新処理で計算収束性が得られたときの解析計算結果を示す評価値Ｖnを求める。
〔Ｓ３２〕解析部１４ａは、（ｎ−１）回目の更新処理で計算収束性が保証されたときの解析計算結果を示す評価値Ｖ(n-1)と、ｎ回目の更新処理で計算収束性が得られたときの解析計算結果を示す評価値Ｖnとを比較する。評価値Ｖ(n-1)が評価値Ｖnより高い場合は、ステップＳ３３へ行き、評価値Ｖnが評価値Ｖ(n-1)より高い場合は、ステップＳ３０へ戻る。
【００６７】
なお、解析部１４ａは、温度分布、気液分率、圧力損失の少なくとも１つの解析計算を行い、いずれかの解析計算結果の評価値比較を行う。
〔Ｓ３３〕節点設定部１３ａは、（ｎ−１）回目の更新処理のときの経路上に挿入されている節点の数および位置を選択決定し、これら節点を持つ解析モデルを、例えば最終的な解析モデルとして決定して、記憶部１１ａまたは解析処理装置１０ａの外部に出力する。
【００６８】
なお、図１６の状態Ｓｔ３は、定常解析が行われて、計算収束性、解析精度を保証する節点の数および位置について、節点挿入数を増加させながら調べる状態を示している。また、図１６の状態Ｓｔ４では、最終的な解析モデルが生成された状態を示している。
【００６９】
上記のように、解析部１４ａでは、（ｎ−１）、ｎ回目の経路長更新処理で計算収束性が得られたときの解析計算結果を示す評価値を比較して、評価値の高い側の経路上に挿入されている節点の数および位置を選択して、解析モデル１１ａ４を生成する。これにより、解析精度の高い適切な節点数および節点位置を含む解析モデル１１ａ４を生成することが可能になる。
【００７０】
次に解析部１４ａの計算収束性の判定処理（上記のステップＳ２８、Ｓ２９）の例を説明する。解析部１４ａは、例えば、質量保存式やナビエ・ストークス方程式などを用いて定常解析を行う。この場合、数値計算式ｆ（ｘ）において、定常状態（真の解）Ｘαでは以下の式（５）の関係が成り立つ。
【００７１】
ｆ（Ｘα）＝０・・・（５）
解析部１４ａは、反復計算により解Ｘｉを更新していく（ｉは反復回数、Ｘｉはｉ回目の解）。このとき、反復が収束したと見なすには、ｆ（Ｘｉ）のノルムが閾値ε1よりも小さくなるか否かの判定を行う。判定式は以下の式（６）である。
【００７２】
【数５】
2015146166.tif 000007
【００７３】
式（６）の左辺は残差と呼び、解析部１４ａは残差がε1より小さければ定常状態を計算できるモデルと判断する。また、解析部１４ａは反復回数ｉが予め決めた最大反復回数に達しても残差がε1以上の場合は、定常状態を計算できないモデルと判断する。
【００７４】
次に解析部１４ａにおける（ｎ−１）回目、ｎ回目の更新時の解析結果の比較処理において、温度分布を比較する場合を例にして説明する。
図１７は温度分布の解析結果の一例を示す図である。縦軸は温度［K］、横軸は経路長［mm］である。各経路長に挿入されている節点の温度の解析結果が示されている。図中、ひし形マークが（ｎ−１）回目の更新時における節点の温度を示し、×マークがｎ回目の更新時における節点の温度を示している。
【００７５】
図１８は温度分布の解析結果のデータ補間例を示す図である。縦軸は温度［K］、横軸は経路長［mm］である。図１６に示したマークをスプライン補間などにより、データ補間したものである。
【００７６】
図１９はデータの比較評価例を示す図である。スプライン補間等によって補間された後のデータに対して、解析部１４ａは比較評価を行う。ここで、経路長の最小値を評価点Ｌ0、最大値をＬm-1とする。このとき、評価式は以下の式（７）となる。
【００７７】
【数６】
2015146166.tif 000008
【００７８】
ε2は閾値であり、Ｔjnは、ｎ回目の更新時のモデルにおける評価点Ｌjの位置の温度である。閾値ε2は保証する解析精度に基づいた値に設定される。
上記のように、解析部１４ａが、（ｎ−１）回目、ｎ回目のモデルの解析結果について、温度分布、気液分率、圧力損失の少なくとも１つの解析計算結果の評価値比較を行う。
【００７９】
上記の例では、解析部１４ａは、温度分布に関して、ｎ回目の経路長更新処理で計算収束性が得られたときの解析計算結果を示す評価値と、（ｎ−１）回目の経路長更新処理で計算収束性が得られたときの解析計算結果を示す評価値との差分演算を行う。
【００８０】
そして、差分演算結果が閾値より小さい場合は、（ｎ−１）回目の経路長更新処理のときの経路上に挿入されている節点の数および位置が選択される。これにより、最少の節点数で精度の高い解を得られる節点数を決定することが可能になる。
【００８１】
以上説明したように、解析処理装置１０ａによれば、気液相変化を利用した熱輸送装置／冷却装置の冷却性能を予測するための解析モデルの作成に関し、まず、形状の領域分割と特徴形状の検査により、３Ｄモデルから気液冷却装置の要素が特定される。
【００８２】
そして、要素を特定した上で、骨格モデルを生成し、配管半径、体積、断面積などの解析に必要な幾何情報が計算される。さらに、節点数を増加させながらの解析計算が反復して行われ、計算収束性、解析精度が保証される最少の節点数、位置が自動的に決定され、解析モデルが生成される。
【００８３】
これにより、保証する解析精度を考慮した節点の設定が自動で行われるため、解析者が予め適切な節点数を検証したりする手間を省け、精度のよい解析モデルを短期間で作成できるようになる。また、熱輸送装置／冷却装置の要素の特定を自動的に行うようにしたり、幾何情報を自動的に算出したりすることで、解析モデルの作成期間をより短縮できる。
【００８４】
また、作成される解析モデルは、保証する解析精度を満たす最少の節点数となっているため、解析に使用する解析情報を少なく抑えられ、解析時間そのものも短縮できるようになる。このように、本実施の形態の解析処理装置１０ａでは、解析にかかる作業時間を短縮できるようになる。
【００８５】
また、本実施の形態の解析処理装置１０ａにより、解析者の経験によらず、高精度の解析処理が行えるので、各解析者によって解析精度が異なってしまうなどの不都合を解消することも可能になる。
【００８６】
なお、上記の説明では、冷媒の流路に分岐のない冷却装置の解析モデルを生成する場合について説明したが、分岐のある冷却装置の解析モデルについても同様にして生成することが可能である。
【００８７】
なお、上記に示した解析処理装置１０、１０ａの処理機能は、コンピュータによって実現可能である。
図２０は本実施の形態に用いるコンピュータのハードウェアの一例を示す図である。
【００８８】
解析処理装置１０、１０ａは、例えば図２０に示すようなコンピュータ１００により実現される。コンピュータ１００は、ＣＰＵ１０１によって装置全体が制御されている。ＣＰＵ１０１には、バス１０８を介してＲＡＭ１０２と複数の周辺機器が接続されている。
【００８９】
ＲＡＭ１０２は、コンピュータ１００の主記憶装置として使用される。ＲＡＭ１０２には、ＣＰＵ１０１に実行させるＯＳ（Operating System）のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。また、ＲＡＭ１０２には、ＣＰＵ１０１による処理に必要な各種データが格納される。
【００９０】
バス１０８に接続されている周辺機器としては、ＨＤＤ１０３、グラフィック処理装置１０４、入力インタフェース１０５、光学ドライブ装置１０６、および通信インタフェース１０７がある。
【００９１】
ＨＤＤ１０３は、内蔵したディスクに対して、磁気的にデータの書き込みおよび読み出しを行う。ＨＤＤ１０３は、コンピュータ１００の二次記憶装置として使用される。ＨＤＤ１０３には、ＯＳのプログラム、アプリケーションプログラム、および各種データが格納される。なお、二次記憶装置としては、フラッシュメモリなどの半導体記憶装置を使用することもできる。
【００９２】
グラフィック処理装置１０４には、モニタ１０４ａが接続されている。グラフィック処理装置１０４は、ＣＰＵ１０１からの命令に従って、画像をモニタ１０４ａの画面に表示させる。モニタ１０４ａとしては、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）を用いた表示装置や液晶表示装置などがある。
【００９３】
入力インタフェース１０５には、キーボード１０５ａとマウス１０５ｂとが接続されている。入力インタフェース１０５は、キーボード１０５ａやマウス１０５ｂから送られてくる信号をＣＰＵ１０１に送信する。なお、マウス１０５ｂは、ポインティングデバイスの一例であり、他のポインティングデバイスを使用することもできる。他のポインティングデバイスとしては、タッチパネル、タブレット、タッチパッド、トラックボールなどがある。
【００９４】
光学ドライブ装置１０６は、レーザ光などを利用して、光ディスク１０６ａに記録されたデータの読み取りを行う。光ディスク１０６ａは、光の反射によって読み取り可能なようにデータが記録された可搬型の記録媒体である。光ディスク１０６ａには、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ（Recordable）／ＲＷ（Rewritable）などがある。
【００９５】
通信インタフェース１０７は、ネットワーク１１０に接続されている。通信インタフェース１０７は、ネットワーク１１０を介して、他のコンピュータまたは通信機器との間でデータの送受信を行う。
【００９６】
以上のようなハードウェアによって、本実施の形態の処理機能を実現することができる。また、コンピュータで本実施の形態の処理機能を実現する場合、解析処理装置１０ａが有する機能の処理内容を記述したプログラムが提供される。
【００９７】
そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、磁気記憶装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリなどがある。磁気記憶装置には、ハードディスク装置（ＨＤＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、磁気テープなどがある。光ディスクには、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ／ＲＷなどがある。光磁気記録媒体には、ＭＯ（Magneto Optical disk）などがある。なおプログラムを記録する記録媒体には、一時的な伝搬信号自体は含まれない。
【００９８】
プログラムを流通させる場合には、例えば、そのプログラムが記録されたＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭなどの可搬型記録媒体が販売される。また、プログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することもできる。
【００９９】
プログラムを実行するコンピュータは、例えば、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、自己の記憶装置に格納する。そして、コンピュータは、自己の記憶装置からプログラムを読み取り、プログラムに従った処理を実行する。なお、コンピュータは、可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することもできる。また、コンピュータは、サーバコンピュータからプログラムが転送される毎に、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することもできる。
【０１００】
また、上記の処理機能の少なくとも一部を、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）などの電子回路で実現することもできる。
【０１０１】
以上、実施の形態を例示したが、実施の形態で示した各部の要素は同様の機能を有する他のものに置換することができる。また、他の任意の要素や工程が付加されてもよい。
【符号の説明】
【０１０２】
１０  解析処理装置
１１  記憶部
１２  １Ｄモデル生成部
１３  節点設定部
１４  解析部
Ｍ１  ３Ｄモデル
Ｍ２  １Ｄモデル
Ｍ３  解析モデル
Ｎ  節点
【図１】
2015146166.tif 000009
【図２】
2015146166.tif 000010
【図３】
2015146166.tif 000011
【図４】
2015146166.tif 000012
【図５】
2015146166.tif 000013
【図６】
2015146166.tif 000014
【図７】
2015146166.tif 000015
【図８】
2015146166.tif 000016
【図９】
2015146166.tif 000017
【図１０】
2015146166.tif 000018
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2015146166.tif 000021
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
2015146166.tif 000026
【図１９】
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【図２０】
2015146166.tif 000028