(57)【要約】【課題】流体解析領域の形状が大きく変化する連成現象について精度良く流体解析を行うことができるようにする。【解決手段】流体解析領域及びその周辺の付加領域を細分化してメッシュを作成するメッシュ作成処理手段９１と、流体の速度及び圧力に基づいて流体力を算出する流体力算出処理手段９２と、固体の外側から加わる拘束条件に基づいて固体の速度及び変位を算出する固体運動解析処理手段９３と、固体の速度及び変位に基づいてメッシュを修正するメッシュ修正処理手段９４と、修正されたメッシュに基づいて流体解析を行うとともに、流体の速度及び圧力を算出する流れ解析処理手段９５とを有する。この場合、拘束条件に基づいて算出された固体の速度及び変位に基づいてメッシュが修正されるので、流体解析領域の形状が大きく変化する連成現象についても、精度良く流体解析を行うことができる。【選択図】          図１
2004318567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体解析領域及びその周辺の付加領域を細分化してメッシュを作成するメッシュ作成処理手段と、流体の速度及び圧力に基づいて、流体が固体に作用する力を表す流体力を算出する流体力算出処理手段と、固体の外側から加わる拘束条件に基づいて固体の速度及び変位を算出する固体運動解析処理手段と、算出された固体の速度及び変位に基づいてメッシュを修正するメッシュ修正処理手段と、修正されたメッシュに基づいて流体解析を行うとともに、流体の速度及び圧力を算出する流れ解析処理手段とを有することを特徴とする流体解析装置。
【請求項２】
前記固体運動解析処理手段は、固体の運動方程式に基づいて前記固体の速度及び変位を算出する請求項１に記載の流体解析装置。
【請求項３】
前記メッシュ修正処理手段は、流体と固体との境界が変形した場合に、要素を削除する要素削除処理手段を備える請求項１に記載の流体解析装置。
【請求項４】
前記メッシュ修正処理手段は、要素を削除した後の節点を境界上に移動させる節点移動処理手段を備える請求項３に記載の流体解析装置。
【請求項５】
前記メッシュ修正処理手段は、流体と固体との境界が変形した場合に、要素を追加する要素追加処理手段を備える請求項１に記載の流体解析装置。
【請求項６】
前記メッシュ修正処理手段は、要素を追加した後の節点を境界上に移動させる節点移動処理手段を備える請求項５に記載の流体解析装置。
【請求項７】
流体解析領域及びその周辺の付加領域を細分化してメッシュを作成し、流体の速度及び圧力に基づいて、流体が固体に作用する力を表す流体力を算出し、固体の外側から加わる拘束条件に基づいて固体の速度及び変位を算出し、算出された固体の速度及び変位に基づいてメッシュを修正し、修正されたメッシュに基づいて流体解析を行うとともに、流体の速度及び圧力を算出することを特徴とする流体解析方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体解析装置及び流体解析方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、流体解析装置によって流体解析を行う場合、流体解析を行う領域、すなわち、流体解析領域を格子状に細分化することによってメッシュを作成するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
そして、流体と固体との境界が移動したり、変形したりして、流体解析領域の形状が変化する流体と固体との連成現象について流体解析を行おうとする場合、第１の流体解析手法においては、境界の移動又は変形に伴って、メッシュを変形させるようにしている。
【０００４】
なお、前記流体と固体との連成現象は、生体工学、機械工学等の各種の分野において多く存在する。
【０００５】
図２は従来の第１の流体解析手法において要素を変形させる前のメッシュを示す図、図３は従来の第１の流体解析手法において要素を変形させた後のメッシュを示す図である。
【０００６】
図において、ＡＲ１は流体解析領域、ＡＲ２は固体領域、１１は前記流体解析領域ＡＲ１内の流体と固体領域ＡＲ２内の固体との境界、１２は前記流体解析領域ＡＲ１を細分化することによって作成されるメッシュ、１３は節点（格子点）、１４は前記メッシュ１２によって画成された要素である。
【０００７】
この場合、例えば、固体が矢印方向に移動するのに伴って、境界１１が移動し、流体解析領域ＡＲ１の形状が変化すると、境界１１の移動量に対応させて、要素１４を変形させ、境界１１の近傍の各節点１３を移動させるようにしている。したがって、メッシュ１２は、境界１１の近傍において、図２に示される状態から図３に示される状態に変化する。
【０００８】
また、流体解析領域ＡＲ１の形状の変化が、流体解析を行う前にあらかじめ予測することができる場合、時間の経過に伴って最適なメッシュを逐次使用するようにした第２の流体解析手法が提供されている。
【０００９】
図４は従来の第２の流体解析手法における所定のタイミングのメッシュを示す図、図５は従来の第２の流体解析手法における次のタイミングのメッシュを示す図である。
【００１０】
図において、ＡＲ３は流体解析領域、ＡＲ４は固体領域、１１は前記流体解析領域ＡＲ３内の流体と固体領域ＡＲ４内の固体との境界、２２、２３は前記流体解析領域ＡＲ３を細分化することによって作成されるメッシュ、１３は節点、１４は前記メッシュ２２、２３によって画成された要素である。
【００１１】
この場合、流体解析領域ＡＲ３は、例えば、エンジンのシリンダ１５によって画成され、固体領域ＡＲ４は、シリンダ１５内のピストン１６によって画成される。エンジンの回転速度があらかじめ分かっている場合、シリンダ１５内におけるピストン１６の位置は、時系列で表すことができるので、前記流体解析領域ＡＲ３の形状の変化は、流体解析を行う前にあらかじめ予測することができる。
【００１２】
そこで、時間の経過に伴って変化する流体解析領域ＡＲ３の形状に対応させて複数のメッシュを作成しておき、各メッシュを逐次使用するようにしている。例えば、ピストン１６が図４に示される位置にあるときは、メッシュ２２を使用し、ピストン１６が矢印方向に移動し、図５に示される位置にあるときは、メッシュ２３を使用する。
【００１３】
したがって、流体解析が行われている間に、時間の経過に伴って最適なメッシュを使用することができる。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００３−１１１９９号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の流体解析装置においては、第１の流体解析手法の場合、流体解析領域ＡＲ１の形状が変化するのに伴って、ほぼ正三角形の形状を有する要素１４が偏平な二等辺三角形に変形させられるので、メッシュ１２の品質が低下してしまう。したがって、流体解析領域ＡＲ１の形状が変化するたびに、メッシュ１２の品質が低下し、流体解析の精度が低くなってしまう。また、移動する節点１３の数が多くなってしまうので、流体解析装置の処理速度が低くなってしまう。
【００１６】
このようなことから、前記第１の流体解析手法は、境界１１が微小に移動したり、微小に変形したりする場合のほかは、適用することができない。
【００１７】
また、第２の流体解析手法の場合、流体解析領域ＡＲ３の形状の変化を正確に予測することができない連成現象に対しては適用することができない。
【００１８】
ところで、流体解析領域ＡＲ３の形状が大きく変化する連成現象は、生体工学、機械工学等の幅広い分野において、例えば、心臓内における血液の流れ、水中における浮漂物の運動、エンジン内の混合気の流れ、バルブ内の油の流れ等に存在する。このような連成現象においては、流体と固体との境界１１が大きく移動したり、変形したりするだけでなく、境界１１の移動量及び変形量は、各瞬間における流体と固体との相互作用等の条件に依存する。したがって、流体解析領域ＡＲ３の形状の変化を正確に予測することができない。
【００１９】
また、図４及び５に示されるように、流体解析領域ＡＲ３の形状の変化を事前に決定してしまうと、流体解析の意義が損なわれかねない。
【００２０】
本発明は、前記従来の流体解析装置の問題点を解決して、流体解析領域の形状が大きく変化する連成現象について精度良く流体解析を行うことができる流体解析装置及び流体解析方法を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の流体解析装置においては、流体解析領域及びその周辺の付加領域を細分化してメッシュを作成するメッシュ作成処理手段と、流体の速度及び圧力に基づいて、流体が固体に作用する力を表す流体力を算出する流体力算出処理手段と、固体の外側から加わる拘束条件に基づいて固体の速度及び変位を算出する固体運動解析処理手段と、算出された固体の速度及び変位に基づいてメッシュを修正するメッシュ修正処理手段と、修正されたメッシュに基づいて流体解析を行うとともに、流体の速度及び圧力を算出する流れ解析処理手段とを有する。
【００２２】
本発明の他の流体解析装置においては、さらに、前記固体運動解析処理手段は、固体の運動方程式に基づいて前記固体の速度及び変位を算出する。
【００２３】
本発明の更に他の流体解析装置においては、さらに、前記メッシュ修正処理手段は、流体と固体との境界が変形した場合に、要素を削除する要素削除処理手段を備える。
【００２４】
本発明の更に他の流体解析装置においては、さらに、前記メッシュ修正処理手段は、要素を削除した後の節点を境界上に移動させる節点移動処理手段を備える。
【００２５】
本発明の更に他の流体解析装置においては、さらに、前記メッシュ修正処理手段は、流体と固体との境界が変形した場合に、要素を追加する要素追加処理手段を備える。
【００２６】
本発明の更に他の流体解析装置においては、さらに、前記メッシュ修正処理手段は、要素を追加した後の節点を境界上に移動させる節点移動処理手段を備える。
【００２７】
本発明の流体解析方法においては、流体解析領域及びその周辺の付加領域を細分化してメッシュを作成し、流体の速度及び圧力に基づいて、流体が固体に作用する力を表す流体力を算出し、固体の外側から加わる拘束条件に基づいて固体の速度及び変位を算出し、算出された固体の速度及び変位に基づいてメッシュを修正し、修正されたメッシュに基づいて流体解析を行うとともに、流体の速度及び圧力を算出する。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２９】
図１は本発明の実施の形態における流体解析装置の機能ブロック図である。
【００３０】
図において、９１は流体解析領域及びその周辺の付加領域を細分化してメッシュを作成するメッシュ作成処理手段、９２は、流体の速度及び圧力に基づいて、流体が固体に作用する力を表す流体力を算出する流体力算出処理手段、９３は固体の外側から加わる拘束条件に基づいて固体の速度及び変位を算出する固体運動解析処理手段、９４は算出された固体の速度及び変位に基づいてメッシュを修正するメッシュ修正処理手段、９５は、修正されたメッシュに基づいて流体解析を行うとともに、流体の速度及び圧力を算出する流れ解析処理手段である。
【００３１】
図６は本発明の実施の形態における流体解析装置の概念図である。
【００３２】
図において、５１は図示されないＣＰＵ、ＭＰＵ等から成り、流体解析装置の全体の制御を行う制御部、５２は固体運動解析装置であり、該固体運動解析装置５２は、流体解析の対象となる物、すなわち、対象物と隣接する固体の運動を解析する。
【００３３】
また、５３は図示されない操作パネル、キーボード等から成る操作部、５４は図示されないＲＡＭ、ＲＯＭ等から成る記録装置、５５は流体解析の結果を表示するための出力装置であり、該出力装置５５は図示されないディスプレイ等を備える。
【００３４】
次に、前記構成の流体解析装置の動作について説明する。
【００３５】
図７は本発明の実施の形態における流体解析装置の動作を示すフローチャート、図８は本発明の実施の形態におけるメッシュの第１の状態を示す図、図９は本発明の実施の形態におけるメッシュの第２の状態を示す図、図１０は本発明の実施の形態におけるメッシュの第３の状態を示す図、図１１は本発明の実施の形態におけるメッシュの第４の状態を示す図である。
【００３６】
まず、操作者が操作部５３（図６）を操作して、初期境界条件として流体解析を開始する時刻、すなわち、流体解析開始時刻、最初の流体の速度（以下「初期流速」という。）、最初の流体の圧力（以下「初期圧力」という。）を入力すると、制御部５１のメッシュ作成処理手段９１（図１）は、メッシュ作成処理を行い、図８に示されるように、流体解析開始時刻におけるすべての領域ＡＲ１１を格子状に細分化して、メッシュ２４を作成する。
【００３７】
図８〜１１において、ＡＲ１２は流体解析領域、ＡＲ１３は固体領域、３１は前記流体解析領域ＡＲ１２内の流体と固体領域ＡＲ１３内の固体との境界、３２は前記流体解析領域ＡＲ１２に作成されるメッシュ部、１３は節点、１４はメッシュ２４によって画成された要素である。
【００３８】
なお、この場合、流体解析領域ＡＲ１２の形状の変化に備えて、流体解析の全過程において流体が占め得る他の領域を付加領域ＡＲ１４（図８においては、境界３１より外方の所定の環状の領域）とし、該付加領域ＡＲ１４にも、メッシュ２４を作成し、メッシュ部３３を作成しておく。
【００３９】
次に、制御部５１の流体力算出処理手段９２は、流体力算出処理（ユーザルーチン）を行い、前記初期流速及び初期圧力を読み込み、該初期流速及び初期圧力に基づいて流体が固体に作用する力を表す流体力を算出する。
【００４０】
続いて、前記制御部５１の固体運動解析処理手段９３は、固体運動解析処理（ユーザルーチン）を行い、固体の運動方程式に基づいて、固体の外側から加わる拘束条件、例えば、前記流体力、スプリング力、電磁力等に基づいて、固体の加速度、並びに一つの時間刻みが進んだ時刻、すなわち、第１ループ目の時刻における固体の速度及び変位（移動量）を算出する。なお、前記時間刻みは、境界３１の移動速度が高いほど短く、境界３１の移動速度が低いほど長く設定される。
【００４１】
次に、境界３１の形状及び位置が変化して、流体解析領域ＡＲ１２の形状が変化すると、制御部５１のメッシュ修正処理手段９４は、メッシュ修正処理（ユーザルーチン）を行い、流体解析領域ＡＲ１２の形状の変化に対応させて前時刻におけるメッシュ２４を修正する。
【００４２】
例えば、図９に示されるように、境界３１が流体解析領域ＡＲ１２を小さくするように内側に向けて変形した場合には、前記メッシュ修正処理手段９４の図示されない要素削除処理手段は、要素削除処理を行い、変形に伴って、一部が境界３１より外側に出た要素ｅ１〜ｅ１２を削除して、流体解析の対象から外す。また、境界３１が流体解析領域ＡＲ１２を大きくするように外側に向けて変形した場合には、前記メッシュ修正処理手段９４の図示されない要素追加処理手段は、要素追加処理を行い、変形に伴って、一部が境界３１より内側に入った要素ｅ２１〜ｅ２８を追加して流体解析の対象とする。その結果、図８に示される節点ｆ１は、図９において削除される。
【００４３】
ところで、要素ｅ１〜ｅ１２を流体解析の対象から外すことによって、図１０示されるように、帯状の領域Ｑ１、Ｑ２が形成され、流体解析の対象となる要素と各領域Ｑ１、Ｑ２との間に境界線Ｌ１、Ｌ２が形成される。また、要素ｅ２１〜ｅ２８を流体解析の対象とすることによって、追加された要素ｅ２１〜ｅ２８の外周縁に境界線Ｌ３、Ｌ４が形成される。
【００４４】
そこで、前記メッシュ修正処理手段９４の図示されない節点移動処理手段は、節点移動処理を行い、要素ｅ１〜ｅ１２を流体解析の対象から外すことによって形成された境界線Ｌ１、Ｌ２と前記境界３１とが重なるかどうかを判断し、重ならない場合、前記境界線Ｌ１、Ｌ２上の各節点を境界３１上に移動させて、境界線Ｌ１、Ｌ２と前記境界３１とを重ならせる。また、前記節点移動処理手段は、所定の要素を流体解析の対象とすることによって形成された境界線Ｌ３、Ｌ４と前記境界３１とが重なるかどうかを判断し、重ならない場合、前記境界線Ｌ３、Ｌ４上の各節点を境界３１上に移動させて、境界線Ｌ３、Ｌ４と前記境界３１とを重ならせる。
【００４５】
その結果、図１０に示される節点ｆ２〜ｆ５は、図１１に示される位置に移動する。
【００４６】
そして、このように要素１４を削除したり、追加したりすることによって、メッシュ２４の品質が低下すると、前記節点移動処理手段は、メッシュ２４の品質が低下した付近の節点を移動させてメッシュ２４の品質を向上させる。
【００４７】
このようにして、新しいメッシュ２４が作成されると、制御部５１の流れ解析処理手段９５は、流れ解析処理を行い、固体の速度及び変位に基づいて算出された境界３１の移動速度に基づいて、非定常流れの流体解析を行う。その結果、前記流れ解析処理手段９５は、流体解析の結果に基づいて、次の時刻における流体の速度及び圧力を算出する。
【００４８】
そして、前記流体力算出処理手段９２は、再び流体力算出処理を行い、前記流体の速度及び圧力を受け取り、次の時刻における流体力を算出する。
【００４９】
続いて、前記制御部５１は終了時間を超えたかどうかを判断し、超えない場合、前記固体運動解析処理手段９３は、再び固体運動解析処理を行い、固体の加速度、並びに一つの時間刻みが進んだ時刻、すなわち、第２ループ目の時刻における固体の速度及び変位を算出する。
【００５０】
このようにして、流体力算出処理、固体運動解析処理、メッシュ修正処理及び流れ解析処理を繰り返し、終了時間を超えると、処理を終了する。
【００５１】
このように、固体運動解析処理において、固体の速度及び変位が算出され、該固体の速度及び変位に基づいて、要素１４が削除されたり、追加されたりするので、流体解析領域ＡＲ１２の形状が大きく変化する連成現象についても、メッシュ２４の品質を低下させることなく、精度良く流体解析を行うことができる。
【００５２】
また、要素１４が削除されたり、追加されたりした後、境界３１の形状に合わせて節点１３が移動させられるので、メッシュ２４の品質を低下させることなく、一層精度良く流体解析を行うことができる。
【００５３】
そして、境界３１の形状に合わせて移動する節点１３の数を少なくすることができるので、流体解析装置の処理速度を高くすることができる。
【００５４】
しかも、各時刻において固体運動解析処理が行われるので、流体解析をリアルタイムに行うことができる。
【００５５】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１  すべての領域ＡＲ１１を細分化してメッシュ２４を作成する。
ステップＳ２  初期流速及び初期圧力を読み込む。
ステップＳ３  流体力算出処理を行う。
ステップＳ４  固体運動解析処理を行う。
ステップＳ５  流体解析領域ＡＲ１２の形状を受け取る。
ステップＳ６  メッシュ修正処理を行う。
ステップＳ７  流れ解析処理を行う。
ステップＳ８  流体力算出処理を行う。
ステップＳ９  終了時間を超えたかどうかを判断する。終了時間を超えた場合は処理を終了し、超えていない場合はステップＳ４に戻る。
【００５６】
ところで、車両用の自動変速機の油圧回路においては、バルブが使用され、該バルブ内をスプールが進退自在に配設されるようになっている。そこで、前記流体解析装置を、油とスプールとの連成問題に適用した例について説明する。
【００５７】
図１２は本発明の実施の形態におけるバルブの概念図である。
【００５８】
図において、６１はバルブ、６２は該バルブ６１内を進退（図において左右方向に移動）自在に配設されたスプール、６３は該スプール６２の一端に配設され、スプール６２を矢印Ｘ方向に向けて所定の付勢力、すなわち、スプリング荷重Ｆｓで付勢する付勢部材としてのスプリング、６４は、前記スプール６２の他端側に形成され、所定の信号油圧が供給され、スプール６２を矢印Ｙ方向に向けて流体力の水平成分Ｆｆで付勢する信号油室である。前記スプール６２に、信号油室６４側からスプリング６３側にかけて、ランドｇ１〜ｇ４が形成される。
【００５９】
そして、前記バルブ６１にポートｐ１〜ｐ３が形成され、該ポートｐ１〜ｐ３に油路Ｌ−１〜Ｌ−３が接続される。
【００６０】
この場合、制御部５１（図６）の流れ解析処理手段９５（図１）として、市販の流体解析ソフトである「Ｓｔａｒ−ＣＤ  Ｖｅｒｓｉｏｎ  ３．１５（株式会社ＣＤ−Ａｄａｐｃｏ  Ｊａｐａｎ製）」を使用した。
【００６１】
この場合、前記スプール６２は、スプリング６３に加わるスプリング荷重Ｆｓ、及び信号油室６４に加わる水平成分Ｆｆを受けて、固体として矢印Ｘ、Ｙ方向に移動させられ、振動させられる。そこで、固定運動解析処理において、スプール６２の質量をｍとし、スプール６２の加速度をαとしたとき、前記スプリング荷重Ｆｓ及び水平成分Ｆｆをスプール運動方程式（１）に代入すると、
ｍ・α＝Ｆｆ＋Ｆｓ                                    ……（１）
を得ることができる。なお、前記水平成分Ｆｆは、流体力算出処理において所定の時刻における流体としての油の速度及び圧力に基づいて算出される。また、前記スプリング荷重Ｆｓは、スプリング６３のばね常数、及びスプール６２の位置（ストローク）に基づいて算出される。
【００６２】
前記スプール運動方程式（１）を５次精度のルンゲ・クッタ法によって積分すると、次の時刻におけるスプール６２の速度を算出することができるだけでなく、スプール６２のストロークを算出することができる。その結果、次の時刻におけるスプール６２の位置を算出することができる。
【００６３】
このようにして、次の時刻におけるスプール６２の位置が算出されると、該位置に対応させてメッシュ２４（図１１）を修正し、その後、流れ解析処理を行うと、次の時刻における油の速度及び圧力を算出することができる。続いて、次の時刻における油の速度及び圧力に基づいて、流体力を算出し、該流体力に基づいてスプール６２の固定運動解析処理を行う。
【００６４】
ところで、前記構成のバルブ６１において、図示されない油ポンプから油が矢印方向に油路Ｌ−１及びポートｐ１を介して供給されると、スプール６２の位置によって、ポートｐ２から油路Ｌ−２に矢印方向に排出される油、及びポートｐ３から油路Ｌ−３に矢印方向に排出される油の量が制御される。そして、スプール６２の運動に伴って、信号油室６４の体積が変化すると、信号油室６４によって画成される流体解析領域ＡＲ２１と、ランドｇ１によって画成される固体領域ＡＲ２２との間の境界７１が移動し、流体解析領域ＡＲ２１の形状が変化する。なお、バルブ６１の内周面とスプール６２の外周面との間において、ランドｇ２、ｇ３間に形成される領域ＡＲ２３、及びランドｇ３、ｇ４間に形成される領域ＡＲ２４はスプール６２と共に移動する。
【００６５】
次に、流体解析領域ＡＲ２１におけるメッシュ修正処理の動作について説明する。
【００６６】
図１３は本発明の実施の形態におけるメッシュ修正処理の動作を示す第１の図、図１４は本発明の実施の形態におけるメッシュ修正処理の動作を示す第２の図、図１５は本発明の実施の形態におけるメッシュ修正処理の動作を示す第３の図、図１６は本発明の実施の形態におけるメッシュ修正処理の動作を示す第４の図である。
【００６７】
図１３に示される所定の時刻のメッシュ７２を、次の時刻に対応させて修正する場合、例えば、スプール６２がメッシュ幅の２分の１以下の距離ｄ１だけ左方に移動すると、図１４に示されるように、節点移動処理手段は、境界７１上にあった節点ｆ１１〜ｆ１５をスプール６２と共に新しい境界７３上に移動させる。
【００６８】
また、例えば、スプール６２がメッシュ幅の２分の１以上であり、２分の３以下の距離ｄ２だけ左方に移動すると、図１５に示されるように、節点移動処理手段は、現時刻でスプール６２と接触する要素を流体解析の対象から外し、残る右側の節点ｆ２１〜ｆ２５を境界７４上に移動させる。
【００６９】
なお、例えば、スプール６２がメッシュ幅の２分の３以上の距離を移動する場合には、時間刻みを短くしてスプール６２の運動を再び計算する。
【００７０】
また、例えば、スプール６２が右方に移動する場合には、前記節点移動処理手段は、境界７１上の節点ｆ１１〜ｆ１５を右方に移動させたり、前記要素追加処理手段は、要素を追加したりする。
【００７１】
そして、領域ＡＲ２３、ＡＲ２４（図１２）のメッシュ７５はスプール６２と同じ移動量だけ移動させられる。
【００７２】
このように、流体解析を行うことによって、実験によっては測定するのが困難なスプール６２の位置の時間的な変化のデータを取得したり、油の圧力、流量等の時間的な変化のデータを取得したりすることができる。したがって、流体解析の解析結果に基づいて、スプール６２の諸元、ランドｇ３に形成されるバズフラットの形状、ノッチの形状、オリフィス等が、スプール６２の振動特性等に与える影響を詳細に検討することができる。
【００７３】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００７４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、流体解析装置においては、流体解析領域及びその周辺の付加領域を細分化してメッシュを作成するメッシュ作成処理手段と、流体の速度及び圧力に基づいて、流体が固体に作用する力を表す流体力を算出する流体力算出処理手段と、固体の外側から加わる拘束条件に基づいて固体の速度及び変位を算出する固体運動解析処理手段と、算出された固体の速度及び変位に基づいてメッシュを修正するメッシュ修正処理手段と、修正されたメッシュに基づいて流体解析を行うとともに、流体の速度及び圧力を算出する流れ解析処理手段とを有する。
【００７５】
この場合、固体の外側から加わる拘束条件に基づいて固体の速度及び変位が算出され、算出された固体の速度及び変位に基づいてメッシュが修正されるので、流体解析領域の形状が大きく変化する連成現象についても、メッシュの品質を低下させることなく、精度良く流体解析を行うことができる。
【００７６】
しかも、各時刻において固体運動解析処理が行われるので、流体解析をリアルタイムに行うことができる。
【００７７】
本発明の他の流体解析装置においては、さらに、前記メッシュ修正処理手段は、要素を削除した後の節点を境界上に移動させる節点移動処理手段を備える。
【００７８】
この場合、要素が削除された後、境界の形状に合わせて節点が移動させられるので、メッシュの品質を低下させることなく、一層精度良く流体解析を行うことができる。
【００７９】
そして、境界の形状に合わせて移動する節点の数を少なくすることができるので、流体解析装置の処理速度を高くすることができる。
【００８０】
本発明の更に他の流体解析装置においては、さらに、前記メッシュ修正処理手段は、要素を追加した後の節点を境界上に移動させる節点移動処理手段を備える。
【００８１】
この場合、要素が追加された後、境界の形状に合わせて節点が移動させられるので、メッシュの品質を低下させることなく、一層精度良く流体解析を行うことができる。
【００８２】
そして、境界の形状に合わせて移動する節点の数を少なくすることができるので、流体解析装置の処理速度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における流体解析装置の機能ブロック図である。
【図２】従来の第１の流体解析手法において要素を変形させる前のメッシュを示す図である。
【図３】従来の第１の流体解析手法において要素を変形させた後のメッシュを示す図である。
【図４】従来の第２の流体解析手法における所定のタイミングのメッシュを示す図である。
【図５】従来の第２の流体解析手法における次のタイミングのメッシュを示す図である。
【図６】本発明の実施の形態における流体解析装置の概念図である。
【図７】本発明の実施の形態における流体解析装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態におけるメッシュの第１の状態を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態におけるメッシュの第２の状態を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態におけるメッシュの第３の状態を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態におけるメッシュの第４の状態を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態におけるバルブの概念図である。
【図１３】本発明の実施の形態におけるメッシュ修正処理の動作を示す第１の図である。
【図１４】本発明の実施の形態におけるメッシュ修正処理の動作を示す第２の図である。
【図１５】本発明の実施の形態におけるメッシュ修正処理の動作を示す第３の図である。
【図１６】本発明の実施の形態におけるメッシュ修正処理の動作を示す第４の図である。
【符号の説明】
１３、ｆ１〜ｆ５、ｆ１１〜ｆ１５、ｆ２１〜ｆ２５    節点
１４、ｅ１〜ｅ１２、ｅ２１〜ｅ２８    要素
２４、７２、７５    メッシュ
３１、７１、７３、７４    境界
６２    スプール
９１    メッシュ作成処理手段
９２    流体力算出処理手段
９３    固体運動解析処理手段
９４    メッシュ修正処理手段
９５    流れ解析処理手段
ＡＲ１２、ＡＲ２１    流体解析領域
ＡＲ１４    付加領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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