(57)【要約】【課題】操作者にかかわらず容易且つ正確に実行可能な操作履歴ファイルを用いたシミュレーションモデルファイルの生成方法を提供する。【解決手段】操作履歴ファイルに含まれる特定の数値データを固有に識別可能な変数に置換する変数化処理ステップと、前記変数化処理ステップで変数化処理された操作履歴ファイルを形状マスターファイルとしてライブラリに登録するライブラリ登録ステップと、前記変数化処理ステップで変数化処理された変数に対応する数値データを定義するとともに、前記ライブラリ登録ステップで登録された特定のライブラリとのリンク情報を付加した変数定義ファイルを生成する変数定義ファイル生成ステップとからなる。【選択図】  図１
2004164268.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作入力データに基づいて解析対象となるシミュレーションモデルファイルが自動生成され、前記シミュレーションモデルファイルの生成手順データが操作履歴ファイルとして自動生成されるプリプロセッサからの操作履歴ファイルに対して、前記操作履歴ファイルに含まれる特定の数値データを固有に識別可能な変数に置換する変数化処理ステップと、前記変数化処理ステップで変数化処理された操作履歴ファイルを形状マスターファイルとしてライブラリに登録するライブラリ登録ステップと、前記変数化処理ステップで変数化処理された変数に対応する数値データを定義するとともに、前記ライブラリ登録ステップで登録された特定のライブラリとのリンク情報を付加した変数定義ファイルを生成する変数定義ファイル生成ステップとからなるシミュレーションモデル生成方法。
【請求項２】
前記変数定義ファイル生成ステップで生成された変数定義ファイルを前記プリプロセッサに入力して新たなシミュレーションモデルファイルを生成する請求項１記載のシミュレーションモデル生成方法。
【請求項３】
前記リンク情報は、前記ライブラリに登録された複数の形状マスターファイルを固有に識別可能な情報で、前記特定の数値データの少なくとも一部と関連づけられた情報である請求項１又は２記載のシミュレーションモデル生成方法。
【請求項４】
前記変数定義ファイル生成ステップは、前記特定の数値データを入力するデータ入力シートと、入力すべき数値データの属性を表す形状表示シートとを対応付けて表示する表示処理ステップと、前記表示処理ステップで表示された形状表示シートに基づいて前記データ入力シートに新たなデータを入力するデータ入力処理ステップと、前記データ入力処理ステップで入力されたデータに基づいて前記変数定義ファイルを自動生成するステップを含む請求項１から３のいずれかに記載のシミュレーションモデル生成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば焼却炉や溶融炉などの熱処理プラントにおける燃焼状態などを、流体解析プログラムなどを備えた計算機を用いて評価する場合に使用されるシミュレーションモデル生成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述した流体解析プログラムを備えた計算機（以下、「ソルバー」という）を用いてシミュレーションを実行するためには、事前に評価対象の形状がメッシュに分割された形状データや、評価対象内での熱量供給、燃焼、熱伝達などの物理現象を定義する乱流モデル、化学反応モデルなどのモデル式と、初期条件データ、境界条件データなどからなるシミュレーションモデルを生成する必要がある。
【０００３】
従来、ＧＵＩ（グラフィカル・ユーザー・インターフェース）を介した操作入力データに基づいて解析対象となるシミュレーションモデルファイルが自動生成され、前記シミュレーションモデルファイルの生成手順データが操作履歴ファイルとして自動生成されるモデル生成プログラムを備えた計算機（以下、「プリプロセッサ」という、モデル生成プログラムとして、例えば米国Ｆｌｕｅｎｔ社の「ＧＡＭＢＩＴ」などがあり、本発明もその使用が可能なものである）が提案され、多く使用されていた。
【０００４】
前記操作履歴ファイルは、ＧＵＩを介して一度作成したモデルとは若干異なるモデルを作成してシミュレーションする場合に、再度ＧＵＩを介した一連の操作入力の手間を省くべく出力されるファイルで、そのファイル中の数値データを変更して前記プリプロセッサに入力すれば、それに対応した新たなシミュレーションモデルファイルが自動生成されるものであった。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−２９０１６３号公報（図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の操作履歴ファイルを用いたシミュレーションモデルファイルの生成方法によれば、複数の類似したシミュレーションモデルを容易に生成できることを目的とするものであるが、操作履歴ファイルに定義されている形状要素（面や、立体など）とその形状を規定する数値データなどの数が多くなると、要素間の連結関係などが極めて複雑で変更入力すべきデータの特定が困難となり、初期にシミュレーションモデルファイルを作成すべく操作入力した者であっても、極めて注意深く作業をしなければならず、ましてや第三者が操作するのは極めて困難なものとなり作業効率はそれほどには向上するものではなかった。
【０００７】
本発明の目的は、従来の問題点に鑑み、操作者にかかわらず容易且つ正確に実行可能な操作履歴ファイルを用いたシミュレーションモデルファイルの生成方法を提供する点にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明によるシミュレーションモデルファイルの生成方法の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項１に記載した通り、操作入力データに基づいて解析対象となるシミュレーションモデルファイルが自動生成され、前記シミュレーションモデルファイルの生成手順データが操作履歴ファイルとして自動生成されるプリプロセッサからの操作履歴ファイルに対して、前記操作履歴ファイルに含まれる特定の数値データを固有に識別可能な変数に置換する変数化処理ステップと、前記変数化処理ステップで変数化処理された操作履歴ファイルを形状マスターファイルとしてライブラリに登録するライブラリ登録ステップと、前記変数化処理ステップで変数化処理された変数に対応する数値データを定義するとともに、前記ライブラリ登録ステップで登録された特定のライブラリとのリンク情報を付加した変数定義ファイルを生成する変数定義ファイル生成ステップとからなる点にある。
【０００９】
つまり、変数化処理ステップでは操作履歴ファイルに含まれる特定の数値データを固有に識別可能な変数に置換して、変数による操作履歴ファイルを汎用のマスターファイルとして位置付け、ライブラリ登録ステップでは変数化処理された操作履歴ファイルを形状マスターファイルとしてハードディスクなどに構築されたライブラリに登録する。変数定義ファイル生成ステップでは前記変数化処理ステップで変数化処理された変数に対応する数値データを入力して定義するとともに、前記ライブラリ登録ステップで登録された特定のライブラリとのリンク情報を付加した変数定義ファイルを生成するので、変数定義ファイルとそれにリンクされるマスターファイルとで新たな操作履歴ファイルを生成することが可能となるのである。ここで、変数化処理された変数は固有に識別可能に定義されているので、操作者は比較的容易且つ正確に数値データを入力できるのである。
【００１０】
同第二の特徴構成は、同欄請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記変数定義ファイル生成ステップで生成された変数定義ファイルを前記プリプロセッサに入力して新たなシミュレーションモデルファイルを生成する点にある。
【００１１】
第一の特徴構成により生成された新たな変数定義ファイルをプリプロセッサに入力することにより、目的とする新たなシミュレーションモデルファイルが自動生成されるのである。
【００１２】
同第三の特徴構成は、同欄請求項３に記載した通り、上述した第一又は第二の特徴構成に加えて、前記リンク情報は、前記ライブラリに登録された複数のマスターファイルを固有に識別可能な情報で、前記特定の数値データの少なくとも一部と関連づけられた情報である点にある。
【００１３】
リンク情報として、変数化処理された特定の数値データの少なくとも一部と関連付けられた情報を採用することにより、入力された数値データに基づいて対応する形状マスターファイルを自動的に選択してリンク情報を生成することが可能となるので、操作者が形状マスターファイルを選択してリンク付けする場合のように、誤選択によるミスマッチが生ずる虞が皆無となる。
【００１４】
同第四の特徴構成は、同欄請求項４に記載した通り、上述した第一から第三のいずれかの特徴構成に加えて、前記変数定義ファイル生成ステップは、前記特定の数値データを入力するデータ入力シートと、入力すべき数値データの属性を表す形状表示シートとを対応付けて表示する表示処理ステップと、前記表示処理ステップで表示された形状表示シートに基づいて前記データ入力シートに新たなデータを入力するデータ入力処理ステップと、前記データ入力処理ステップで入力されたデータに基づいて前記変数定義ファイルを自動生成するステップを含む点にある。
【００１５】
入力処理ステップでは、評価対象の形状が把握可能な形状表示シートに対応付けられたデータ入力シートに必要データを入力することになるので、操作者は形状表示シートに表示された属性を視認しながらデータを入力すれば、極めて正確且つ確実にデータを入力できるのである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明によるシミュレーションモデル生成方法を説明する。
一般に計算機を用いて熱流体解析などを行うシミュレーションシステムは、評価対象を特定すべく、対象物の形状がメッシュに分割された形状データと、評価対象内での熱量供給、燃焼、熱伝達などの物理現象を定義する乱流モデルや、化学反応モデルなどのモデル式と、初期条件データ、境界条件データなどからなるシミュレーションモデルを生成するプリプロセッサと、プリプロセッサにより生成されたシミュレーションモデルに対して例えば有限体積法などを用いたシミュレーション演算を実行するソルバーと、ソルバーによる演算結果を視認性良く表示又は出力処理するポストプロセッサで構成される。
【００１７】
プリプロセッサは、計算機本体に記憶デバイスとしてのハードディスク、出力デバイスとしての表示装置、入力デバイスとしてのキーボードやマウスなどのポインティングデバイスを備えて構成され、ＧＵＩ（グラフィカル・ユーザー・インターフェース）方式により入力された評価対象物の形状データなどに基づいて前記ソルバーへの入力データであるメッシュデータファイル、及び前記ＧＵＩを介してなされた操作手順に対応して前記メッシュデータファイルを作成するコマンド列でなる操作履歴ファイルが生成され、操作履歴ファイルが入力されるとそれに基づいてメッシュデータファイルが生成される。
【００１８】
説明の便宜上簡単なモデルで例示すると、図４（イ）に示すような二次元形状が所定の間隔でメッシュ分割されたメッシュデータファイルを生成する場合には、詳述しないが、ＧＵＩによる画面に表示された各種アイコンを入力デバイスを介して操作して、先ず縦長形状の第一の方形面を入力定義し、次に横長形状の第二の方形面を入力定義する。さらに、第一の方形面と第二の方形面を一体化するよう定義し、一体化された面を所定間隔でメッシュ分割するのである。プリプロセッサは、このようなメッシュデータファイルを生成するための操作手順を操作履歴ファイルとして自動生成する。上述の場合には、図２（イ）に示すような操作履歴ファイルが生成され、３行目に前記第一の方形面（幅１２０高さ１０の方形：ｆａｃｅ１）が定義され、４行目に前記第二の方形面（幅６０高さ３０の方形：ｆａｃｅ２）が定義され、５行目に両方形面が一体化定義（ｆａｃｅ３）され、最後に一体化面のメッシュ分割サイズ（ｓｉｚｅ２）が定義されて出力される。
【００１９】
図１に示すように、対象物たる「第一解析対象図面」をプリプロセッサに入力すると、図４（イ）に示すようなメッシュ形状が定義され、シミュレーションモデルファイルとなる第一マスターメッシュデータファイルが生成されるとともに、その生成手順データが第一マスター操作履歴ファイルとして生成される。本発明による方法は、変数化処理ステップと、ライブラリ登録ステップと、変数定義ファイル生成ステップとからなり、以下に各ステップを説明する。
【００２０】
前記変数化処理ステップは、図１に示す「第一マスター操作履歴ファイル」に対して、そのファイルに含まれる特定の数値データ、つまり形状を特定する幅、高さ、奥行、径、などの距離データや、メッシュ間隔などの実データを固有に識別可能な変数に置換するステップで、具体的に例示すると、図２（イ）に示す操作履歴ファイルに対して、各方形面の幅と高さと、微小要素に分割するメッシュ間隔を示す実データを、図２（ロ）に記載した太字で示す変数（＄ｐｌ１ｈ，＄ｐｌ１ｗ，・・・，＄ｍｓｉｚｅ）に変換して定義する処理をいい、変数名が特定の数値データに対応付けられる。このステップは操作者が計算機上でキー入力して実行することが可能であり、例えば、面などを定義するコマンド毎に自動的に変数を生成して置き換えることも可能である。
【００２１】
前記ライブラリ登録ステップは、図１に示すように、前記変数化処理ステップで変数化処理された操作履歴ファイルを「形状マスターファイル」としてライブラリに登録するステップで、具体的に例示すると、図２（ロ）に示すファイルの変数定義部分より下の部分、つまり、変数で定義された操作履歴ファイルにファイル名称を付加した図３（ロ）に示すような形状マスターファイルとして、記憶デバイス上の形状マスターライブラリに登録される。このステップも操作者による入力操作で実行しても、プログラムにより計算機に実行させてもよい。
【００２２】
前記変数定義ファイル生成ステップは、第一解析対象図面とは少し異なる、つまり、必須の形状要素を備えるものの形状を定義する数値データが異なるような第二解析対象図面に基づいて、前記変数化処理ステップで変数化処理された変数に対応する数値データを定義するとともに、前記ライブラリ登録ステップで登録された特定のライブラリとのリンク情報を付加した変数定義ファイルを生成するステップで、具体的に例示すると、図３（イ）に示すように、上述した各変数（＄ｐｌ１ｈ，＄ｐｌ１ｗ，・・・，＄ｍｓｉｚｅ）に数値データを定義して、前記形状マスターライブラリに格納された形状マスターファイルの中から、その変数群に対応した形状マスターファイルを特定するファイル名称を、リードファイル命令（ｒｅａｄ  ｆｉｌｅ）に続けて規定するステップである。つまり、リードファイル命令とファイル名称がリンク情報となる。このステップも操作者による入力操作で実行しても、プログラムにより計算機に実行させてもよいが、後者の場合には予め操作者が入力データリストを作成して計算機に入力する必要があることはいうまでもない。
【００２３】
図１に戻り説明する。生成された変数定義ファイルが前記プリプロセッサに入力されると、先ず変数定義部が読み込まれて、次にリンク情報に従って形状マスターライブラリから該当する形状マスターファイルが読み込まれる。読み込まれた形状マスターファイルの変数部分に数値が代入され、それに対応した新たな操作履歴情報が生成され、第二解析対象図面に対応した第二マスターメッシュデータファイルが生成される。そして、第二マスターメッシュデータファイルをソルバーに入力することにより、それに対応したシミュレーションが実行されるのである。上述の具体例で説明すれば、図３（イ）に示す変数定義ファイルに対応して生成されたメッシュデータが図４（イ）に相当し、図２（ロ）に示す変数定義部を含む変数定義ファイルに対応して生成されたメッシュデータが図４（ロ）に相当し、図４（二）に示す変数定義部を含む変数定義ファイルに対応して生成されたメッシュデータが図４（ハ）に相当する。
【００２４】
上述した変数定義ファイル生成ステップでは、複雑な形状で入力すべきデータ数が膨大になると、どの変数にどのようなデータを入力すべきか正確に判断することが困難な場合や、入力ミスがあった場合に容易に判断できないという問題が生じる可能性がある。そこで、前記変数定義ファイル生成ステップを、前記特定の数値データをキー入力するデータ入力シートと、入力すべき数値データの属性を表す形状表示シートとを対応付けて表示する表示処理ステップと、前記表示処理ステップで表示された形状表示シートに基づいて前記データ入力シートに新たなデータを入力するデータ入力処理ステップと、前記データ入力処理ステップで入力されたデータに基づいて前記変数定義ファイルを自動生成するステップを含み構成されることが好ましい。このステップは、図１の破線で囲まれたブロックに該当するものである。
【００２５】
操作者は、新たな数値データを入力するときに、形状表示シートに表示された形状要素を目視確認しながらその形状要素に対応したデータをデータ表示シートにキー入力できるので、誤入力を極力回避することが可能となり、仮に誤入力があった場合でも容易にそのデータを訂正できるのである。
【００２６】
以下、廃棄物溶融炉の一種である回転式表面溶融炉の主燃焼室、二次室、二次煙道に於ける熱流体解析を行う場合を例示して説明する。ここでは、マイクロソフト社の表計算プログラムであるエクセルが使用されており、図５の線図で示す形状は回転式表面溶融炉の断面形状を示すもので、上述の形状表示シートに該当する。図中頭頂部１に主燃焼室が配置され、括れ部２に溶融物の滴下するスラグポートが配置され、胴部３に二次室が構成され、胴部３から側方への延出部４に二次煙道が構成される。前記データ入力シートは、図５の中の矩形で囲まれた数値データ入力用の複数の枠（セル）Ｓが配置されたシートをいい、その数値データの属性、例えば、形状のどの部位に対応したものかを対応付けられるように、前記形状表示シートに表示された形状の各部位の近傍にセルＳが配置されている（表示処理ステップ）。
【００２７】
各セルＳはデータが未入力または設定範囲外のデータが入力されたときには「黄色」に、適正な数値が入力されたときには「青色」で背景色が切り替わるように設定されており、入力ミスが防止可能に構成されている。言うまでもないが、あるセルは、他のセルに入力されたデータに基づいてエクセル上で自動的に演算して代入されることもあり得る。頭頂部の右上にバーナー径、バーナー本数、燃料種類などを入力するセルが設けられ、バーナー本数が、後述するように、ライブラリに格納されたバーナー本数により異なる複数の形状マスターファイルのいずれが変数定義ファイル生成ステップでリンクされるかを決定する重要な数値データとなる。
【００２８】
各セルＳにデータが入力され（データ入力処理ステップ）、図５の左上の「Ｇａｍｂｉｔｏ形状生成」アイコンがクリックされると、予めＶＢＡで定義されているマクロ命令が実行され（変数定義ファイル自動生成ステップ）、ライブラリに格納されている形状マスターファイルに定義されている変数に対応付けられた順序で各セルのデータが読み込まれ配列される。このときのリンク情報は、上述のバーナー本数データをキーとして形状マスターファイルを一意に特定するように自動生成される。つまり、前記リンク情報は、前記ライブラリに登録された複数のマスターファイルを固有に識別可能な情報で、前記特定の数値データの少なくとも一部と関連づけられた情報となる。上述した溶融炉のシミュレーションの場合には、バーナー本数が識別情報として使用されているが、識別情報はこれに限定されるのではなく、複数の形状マスターファイルから特定のマスターファイルを選択できるものであれば、単一の数値情報に限らず、複数の数値情報の組み合わせで構成してもよい。図６（イ）（ロ）に示すのは３本バーナーを採用したメッシュデータの平面図と正面図、図６（ハ）（二）に示すのは６本バーナーを採用したメッシュデータの平面図と正面図の例である。
【００２９】
このようにして生成された変数定義ファイルは、記憶デバイスに自動的に格納され、さらに操作者のキー操作によりプリプロセッサに操作履歴ファイルとして入力され、ソルバーに入力されるべき第二マスターメッシュファイルが生成されるのである。以上説明したように、バーナー本数が同じであっても、バーナー径、投入燃料、炉形状が異なるモデルを解析する場合、プリプロセッサに最初からＧＵＩ方式で同様の操作を繰り返し実行しなくとも、一度特定数のバーナー本数の操作履歴ファイルを生成すれば、その後は上述の手順に従って、迅速に解析対象モデルを生成することが可能になるのである。
【００３０】
以上、解析対象たる形状モデルを生成する際の効果的な方法について説明したが、実際の解析ではメッシュデータに加えて評価対象内での熱量供給、燃焼、熱伝達などの物理現象を定義する乱流モデルや、化学反応モデルなどのモデル式と、初期条件データ、境界条件データなども入力する必要があるが、これらのうち、解析課題により決定されるもの、例えば、乱流モデルや化学反応式や境界条件などは予め決定された内容を解析モデル条件ファイルとして出力するようエクセルのＶＢＡを用いて自動生成することが可能である。そして、解析対象の形状毎に変動する条件、例えば、燃料噴霧に関するインジェクション定義や空気入力に関する空気速度定義などの条件は、変数定義ファイル生成時に入力した燃料種類やバーナー径などの数値データと予め定義された演算式により同じくエクセルのＶＢＡを用いて自動生成することが可能である。これらの条件式は、前記リンク情報でリンクされてソルバーに入力される。
【００３１】
上述のシミュレーションモデル生成方法は、プリプロセッサが構築された計算機の中にプログラムとしてインストールすることにより容易に実現できるものであり、操作履歴ファイルに含まれる特定の数値データを固有に識別可能な変数に置換する変数化処理手段としての表示装置部、入力装置、演算装置と、前記変数化処理手段で変数化処理された操作履歴ファイルを形状マスターファイルとしてライブラリに登録するライブラリ登録手段としての記憶デバイス、入出力インターフェース、演算装置と、前記変数化処理手段で変数化処理された変数に対応する数値データを定義するとともに、前記ライブラリ登録手段で登録された特定のライブラリとのリンク情報を付加した変数定義ファイルを生成する変数定義ファイル生成手段としての演算装置とからシミュレーションモデル生成装置が構成される。そして、前記変数定義ファイル生成手段は、前記特定の数値データを入力するデータ入力シートと、入力すべき数値データの属性を表す形状表示シートとを対応付けて表示する表示処理手段としての表示装置と演算装置と、前記表示処理手段で表示された形状表示シートに基づいて前記データ入力シートに新たなデータを入力するデータ入力処理手段としての入力デバイス、演算装置と、前記データ入力処理手段で入力されたデータに基づいて前記変数定義ファイルを自動生成する手段としての演算装置を含む。
【００３２】
さらには、上記シミュレーションモデル生成装置は、計算機に、操作履歴ファイルに含まれる特定の数値データを固有に識別可能な変数に置換する変数化処理ステップと、前記変数化処理手段で変数化処理された操作履歴ファイルを形状マスターファイルとしてライブラリに登録するライブラリ登録ステップと、前記変数化処理手段で変数化処理された変数に対応する数値データを定義するとともに、前記ライブラリ登録手段で登録された特定のライブラリとのリンク情報を付加した変数定義ファイルを生成する変数定義ファイル生成ステップとからなる計算機により実行可能なプログラムをインストールすることにより実現でき、上記プログラムは、前記特定の数値データを入力するデータ入力シートと、入力すべき数値データの属性を表す形状表示シートとを対応付けて表示する表示処理ステップと、前記表示処理ステップで表示された形状表示シートに基づいて前記データ入力シートに新たなデータを入力するデータ入力処理ステップと、前記データ入力処理ステップで入力されたデータに基づいて前記変数定義ファイルを自動生成するステップを含む。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、操作者にかかわらず容易且つ正確に実行可能な操作履歴ファイルを用いたシミュレーションモデルファイルの生成方法を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるシミュレーションモデル生成方法の処理を示すフローチャート
【図２】操作履歴ファイルの説明図
【図３】変数定義ファイルの説明図
【図４】メッシュデータの説明図
【図５】データ入力シートと形状表示シートの説明図
【図６】メッシュデータの説明図
【図１】
2004164268.tif 000003
【図２】
2004164268.tif 000004
【図３】
2004164268.tif 000005
【図４】
2004164268.tif 000006
【図５】
2004164268.tif 000007
【図６】
2004164268.tif 000008