(57)【要約】【課題】同一の装置により複数のステップの処理、操作を可能として解析の作業性を向上させる。【解決手段】流体機械の３次元モデルから、流体解析メッシュと構造解析メッシュの作成、流体解析、構造解析、流体解析と構造解析に基づきデータマッピングを作成する流体機械の解析システムに於いて、ＣＡＤシステムプログラム１１を具備し、該ＣＡＤシステムプログラムが、少なくとも流体機械の３次元モデルを作成する３Ｄモデル作成プログラム１２と、流体解析メッシュプログラム１３、構造解析メッシュプログラム１４とを具備し、前記流体解析メッシュプログラム、前記構造解析メッシュプログラムが前記３Ｄモデル作成プログラムを介して操作可能とした。【選択図】        図１
2004246675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体機械の３次元モデルから、流体解析メッシュと構造解析メッシュの作成、流体解析、構造解析、流体解析と構造解析に基づきデータマッピングを作成する流体機械の解析システムに於いて、ＣＡＤシステムプログラムを具備し、該ＣＡＤシステムプログラムが、少なくとも流体機械の３次元モデルを作成する３Ｄモデル作成プログラムと、流体解析メッシュプログラム、構造解析メッシュプログラムとを具備し、前記流体解析メッシュプログラム、前記構造解析メッシュプログラムが前記３Ｄモデル作成プログラムを介して操作可能としたことを特徴とする流体機械の解析システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は流体解析と構造解析の両方が必要な流体機械の解析システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
過給機、遠心圧縮機等は自由曲面を多く含む複雑な３次元形状を持った流体機械であり、多くの機械要素を含み、高温下での高速回転という過酷な環境に曝されるものである。この為、流体機械等の研究開発では内部を流れる流体に関する解析と流体機械の機械的な構造に関する構造解析の両方が不可欠である。
【０００３】
従来、流体機械の製造と、流体機械の解析作業とは別系列で進行されている。即ち、設計者により流体機械製造の為の２次元図面が作成され、２次元図面により物作りが行われ、２次元図面が完成後２次元図面に基づき、解析者により解析用の３次元モデルが作成され、この３次元モデルに基づき解析作業が行われていた。
【０００４】
この為、２次元図面で表現しきれない部分のモデリングについては、設計者と解析者間での頻繁な情報交換が必要であり、多くの時間と労力を要していた。
【０００５】
又、解析作業には対象物に関するメッシュの作成が必要であり、流体解析では対象物が動的である等複雑であるので、正確な解析結果を得る為には細かなメッシュとする必要がある。一方、流体機械についての構造解析では、対象物が静的である等から、粗いメッシュで充分な解析精度が得られる。例えば、過給機に於いて、流体解析用のメッシュでは約６９万であるのに対し、構造解析用メッシュでは約８万となっている。
【０００６】
最終的には、流体解析結果と構造解析結果とを相互に反映させる必要がある為、流体解析用のメッシュと構造解析用メッシュ間の整合性を取る必要があり、更に流体解析結果と構造解析結果とを相互に反映させるマッピング作業が必要である。
【０００７】
上記した様に、流体解析用のメッシュと構造解析用メッシュとでは数、粗さに大きな差があるので、流体解析用のメッシュと構造解析用メッシュ間の整合をとる作業、マッピング作業は人の判断を要する手作業となっていた。
【０００８】
この為、作業量が膨大となり、多大な時間を要するばかりか、解析精度にも影響を及していた。
【０００９】
本出願人は、先の出願（特許文献１）により、流体解析用メッシュと構造解析用メッシュの作成作業、整合性を取る作業、更に流体解析用メッシュと構造解析用メッシュ間のマッピング作業を自動化して、解析作業の大幅な時間短縮、精度の向上を図った。
【００１０】
図２に於いて、先の出願に係る解析方法について概略を説明する。
【００１１】
図中、ＳＴＥＰ：０１では３Ｄ設計モデル作成プログラム１（例えば、市販プログラムであるＣＡＴＩＡ（登録商標））により、３次元設計モデルを作成し、ＳＴＥＰ：０２では該３次元設計モデルに基づき３Ｄ解析モデル作成プログラム２（例えば、市販プログラムであるＩ−ＤＥＡＳ（登録商標））により３次元解析モデルを作成する。
【００１２】
該３次元解析モデルに基づきＳＴＥＰ：０３、ＳＴＥＰ：０４で流体解析、更に流体解析とは独立してＳＴＥＰ：０５で構造解析が行われる。
【００１３】
先ず、ＳＴＥＰ：０３では流体解析メッシュ作成プログラム３（例えば、市販プログラムであるＩＣＥＭ（商品名））により、流体解析メッシュ（例えばテトラメッシュ）が作成される。ＳＴＥＰ：０４では流体解析プログラム４（例えば、市販プログラムであるＳＴＡＲ−ＣＤ（商品名））により、作成された前記流体解析メッシュについて境界条件の設定、計算の実行、ポスト処理等流体解析が行われる。
【００１４】
次に、ＳＴＥＰ：０５では構造解析メッシュ作成プログラム５（例えば、市販プログラムであるＩ−ＤＥＡＳ（登録商標））により、構造解析メッシュが作成される。
【００１５】
ＳＴＥＰ：０６では、ＳＴＥＰ：０５で得られた前記構造解析メッシュ及びＳＴＥＰ：０４で得られた前記流体解析メッシュ間のデータマッピングが行われる。該データマッピングはデータマッピングプログラム６（例えば、市販プログラムであるＰＡＴＲＡＮ（商品名））を用いて自動的に行われる。更に、ＳＴＥＰ：０６では構造解析メッシュに関して、境界条件等が設定される。
【００１６】
ＳＴＥＰ：０７ではデータマッピングされたデータ、構造解析メッシュに関する境界条件等のデータに基づき、応力計算プログラム７（例えば、市販プログラムであるＮＡＳＴＲＡＮ（商品名））により、応力の計算が実行される。
【００１７】
ＳＴＥＰ：０８では、ＳＴＥＰ：０７で得られたデータに基づき、ポスト処理、例えば過給機の３次元画像に応力分布を色分けして表示する等の処理がポスト処理プログラム８によって行われる。
【００１８】
上記解析方法では２次元図面から３次元モデルを作成するプロセスが省略でき、更に流体解析と構造解析間のデータマッピングを自動で行うので作業時間の大幅な短縮、精度の向上が図れる等の優れた利点を有している。
【００１９】
【特許文献１】
特開２００１−８２３９１号公報
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
先の出願に係る解析方法では、上記した優れた利点を有する一方で、以下の問題点を有していた。
【００２１】
前記３Ｄ設計モデル作成プログラム１、前記３Ｄ解析モデル作成プログラム２、前記流体解析メッシュ作成プログラム３、前記流体解析プログラム４、前記構造解析メッシュ作成プログラム５、前記データマッピングプログラム６、前記応力計算プログラム７、前記ポスト処理プログラム８はそれぞれ独立したプログラムであり、又前記各々のプログラムが格納されている装置もそれぞれ個別の装置である。
【００２２】
従って、ＳＴＥＰ：０１のデータを基にＳＴＥＰ：０２の処理を行う場合は、ＳＴＥＰ：０１で得られたデータを、ＳＴＥＰ：０２で処理可能な様にデータを変換してＳＴＥＰ：０２を実行する装置に入力する必要があり、ＳＴＥＰ：０２を実行する操作もＳＴＥＰ：０２を実行する装置により行っていた。尚、データを変換するには多大な時間が必要である。
【００２３】
同様に、ＳＴＥＰ：０２からＳＴＥＰ：０３へ、ＳＴＥＰ：０３からＳＴＥＰ：０４へ、ＳＴＥＰ：０２からＳＴＥＰ：０５へ、ＳＴＥＰ：０４及びＳＴＥＰ：０５からＳＴＥＰ：０６へ、ＳＴＥＰ：０６からＳＴＥＰ：０７へ、ＳＴＥＰ：０７からＳＴＥＰ：０８へと処理を進める場合、次のステップで処理可能な様にデータを変換する必要があると共に各ステップを処理する装置毎にデータを入力し、各ステップ毎の装置で作業を処理しなければならなかった。
【００２４】
尚、各ステップ間のデータの伝送については、ＬＡＮ等により迅速に行われるが、処理、作業については各ステップ毎に各ステップそれぞれの装置で独立して行われており、やはり作業性が悪いという問題を有している。又、所定のステップで処理中、前ステップでの処理に不具合が見つかった場合、前ステップに戻り修正作業を行い、修正したデータで改めて次ステップの作業を進めることが必要であり、作業性が悪いという問題を有していた。
【００２５】
本発明は斯かる実情に鑑み、同一の装置により複数のステップの処理、操作を可能として解析の作業性を向上させるものである。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、流体機械の３次元モデルから、流体解析メッシュと構造解析メッシュの作成、流体解析、構造解析、流体解析と構造解析に基づきデータマッピングを作成する流体機械の解析システムに於いて、ＣＡＤシステムプログラムを具備し、該ＣＡＤシステムプログラムが、少なくとも流体機械の３次元モデルを作成する３Ｄモデル作成プログラムと、流体解析メッシュプログラム、構造解析メッシュプログラムとを具備し、前記流体解析メッシュプログラム、前記構造解析メッシュプログラムが前記３Ｄモデル作成プログラムを介して操作可能とした流体機械の解析システムに係るものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【００２８】
図１は本実施の形態を示す概略ブロック図であり、図中、１０は主演算装置であり、該主演算装置１０にはＣＡＤシステムプログラム１１が格納されており、該ＣＡＤシステムプログラム１１には３Ｄ設計モデル／３Ｄ解析モデル作成プログラム１２、流体解析メッシュ作成プログラム１３、構造解析メッシュ作成プログラム１４、構造解析プログラム１５、ポスト処理プログラム１６を具備している。又、１７は流体解析プログラム１８が格納された流体解析演算装置であり、１９はデータマッピングプログラム２０が格納されたデータマッピング処理装置であり、２１は応力解析プログラム２２が具備された応力演算装置である。
【００２９】
作業者により前記主演算装置１０が操作され、流体機械の解析が行われる。
【００３０】
前記ＣＡＤシステムプログラム１１は、作業者が前記３Ｄ設計モデル／３Ｄ解析モデル作成プログラム１２を操作することで、前記流体解析メッシュ作成プログラム１３、前記構造解析メッシュ作成プログラム１４、前記構造解析プログラム１５、前記ポスト処理プログラム１６が操作可能である様なプログラム構成となっている。
【００３１】
作業者が、前記３Ｄ設計モデル／３Ｄ解析モデル作成プログラム１２に３Ｄ設計用のデータを入力すると、３Ｄ設計モデルが作成されるのと同時に３Ｄ解析モデルが作成される。３Ｄ設計モデルと３Ｄ解析モデルとは同一のプログラムで作成されるので、データ変換等の処理は必要なくなる。
【００３２】
前記３Ｄ設計モデル／３Ｄ解析モデル作成プログラム１２で作成された３Ｄ解析モデルデータは前記流体解析メッシュ作成プログラム１３、前記構造解析メッシュ作成プログラム１４に送出される。又、前記３Ｄ設計モデル／３Ｄ解析モデル作成プログラム１２から送出されるデータは、前記流体解析メッシュ作成プログラム１３、前記構造解析メッシュ作成プログラム１４で直接処理可能となっている。
【００３３】
作業者が前記３Ｄ設計モデル／３Ｄ解析モデル作成プログラム１２を介して前記流体解析メッシュ作成プログラム１３を起動操作し、該流体解析メッシュ作成プログラム１３では、前記３Ｄ設計モデル／３Ｄ解析モデル作成プログラム１２からの前記３Ｄ解析モデルデータを基に流体解析メッシュが作成される。
【００３４】
作成された流体解析メッシュのデータは前記流体解析プログラム１８が処理可能なデータとなっており、ＬＡＮ、インターネット経由で前記流体解析演算装置１７に伝送される。
【００３５】
作業者により該流体解析演算装置１７で前記流体解析プログラム１８が起動され、該流体解析プログラム１８は前記流体解析メッシュデータに基づき、境界条件の設定、計算等を実行し、流体解析データを作成する。該流体解析データは、ＬＡＮ、インターネットを経由して前記データマッピング処理装置１９に伝送される。
【００３６】
作業者が前記３Ｄ設計モデル／３Ｄ解析モデル作成プログラム１２を介して前記構造解析メッシュ作成プログラム１４を起動操作する。
【００３７】
前記３Ｄ設計モデル／３Ｄ解析モデル作成プログラム１２から前記構造解析メッシュ作成プログラム１４に送られた３Ｄ解析モデルデータは、該構造解析メッシュ作成プログラム１４により構造解析メッシュが作成され、前記構造解析プログラム１５に送出される。前記構造解析メッシュ作成プログラム１４、前記構造解析プログラム１５は同一の前記ＣＡＤシステムプログラム１１に格納されているので、前記構造解析メッシュ作成プログラム１４から送出されるデータは直接前記構造解析プログラム１５が処理可能なデータ様式とすることができる。
【００３８】
前記３Ｄ設計モデル／３Ｄ解析モデル作成プログラム１２を介して、前記構造解析プログラム１５が起動され、該構造解析プログラム１５で構造解析メッシュの境界条件等の設定、計算が実行され、構造解析データが作成され、該構造解析データは、ＬＡＮ、インターネットを経由して前記データマッピング処理装置１９に伝送される。
【００３９】
該データマッピング処理装置１９は前記流体解析データ、前記構造解析データ間のマッピングを行い、マッピングデータを、前記応力演算装置２１によりＬＡＮ、インターネットを経由して前記ポスト処理プログラム１６に伝送する。前記３Ｄ設計モデル／３Ｄ解析モデル作成プログラム１２を介して前記ポスト処理プログラム１６が起動され、該ポスト処理プログラム１６は前記応力解析プログラム２２に基づきポスト処理を行い、図示しない表示部に応力計算結果、温度分布等が色分け等され表示される。
【００４０】
尚、前記主演算装置１０と前記流体解析演算装置１７、前記データマッピング処理装置１９、前記応力演算装置２１は個別の装置であるが、ＬＡＮ、インターネットで接続されているので、前記主演算装置１０から前記流体解析プログラム１８、前記データマッピングプログラム２０、前記応力解析プログラム２２を起動し、前記主演算装置１０の表示装置（図示せず）に表示させ、該主演算装置１０で操作することが可能である。
【００４１】
上記流体機械の解析システムに於いて、解析モデル作成、流体解析メッシュ作成、構造解析メッシュ作成を同一のＣＡＤシステムプログラム１１で行っているので、モデルの修正、メッシュの修正が迅速に行え、又流体解析メッシュ作成プログラム１３、構造解析メッシュ作成プログラム１４、構造解析プログラム１５、ポスト処理プログラム１６の作業をプログラムを切替えることなく、前記３Ｄ設計モデル／３Ｄ解析モデル作成プログラム１２から直接行えるので、作業効率が大幅に向上する。
【００４２】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、流体機械の３次元モデルから、流体解析メッシュと構造解析メッシュの作成、流体解析、構造解析、流体解析と構造解析に基づきデータマッピングを作成する流体機械の解析システムに於いて、ＣＡＤシステムプログラムを具備し、該ＣＡＤシステムプログラムが、少なくとも流体機械の３次元モデルを作成する３Ｄモデル作成プログラムと、流体解析メッシュプログラム、構造解析メッシュプログラムとを具備し、前記流体解析メッシュプログラム、前記構造解析メッシュプログラムが前記３Ｄモデル作成プログラムを介して操作可能としたので、モデルの修正、メッシュの修正が迅速に行え、又流体メッシュ作成プログラム、構造メッシュ作成プログラムの作業をプログラムを切替えることなく、前記３Ｄモデル作成プログラムから直接行えるので、作業効率が大幅に向上するという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す概略ブロック図である。
【図２】従来例を示す概略ブロック図である。
【符号の説明】
１０        主演算装置
１１        ＣＡＤシステムプログラム
１２        ３Ｄ設計モデル／３Ｄ解析モデル作成プログラム
１３        流体解析メッシュ作成プログラム
１４        構造解析メッシュ作成プログラム
１５        構造解析プログラム
１６        ポスト処理プログラム
１７        流体解析演算装置
１８        流体解析プログラム
１９        データマッピング処理装置
２０        データマッピングプログラム
２１        応力演算装置
２２        応力解析プログラム
【図１】
2004246675.tif 000003
【図２】
2004246675.tif 000004