(57)【要約】【課題】本発明は、従来の計算方法と比較して短い時間で実行することのできる、コンピュータによって３次元融解、凝固の界面位置を決定する界面移動計算装置及びその界面移動方法を提供することを目的とする。【解決手段】コンピュータによる３次元融解、凝固における界面移動装置において、（ａ）界面付近の４点の温度、座標値や物性値を入力する手段と、（ｂ）入力界面付近の温度勾配値を演算する手段と、（ｃ）得られた温度勾配値を用いて界面における移動距離を演算する手段と、（ｄ）得られた温度勾配値を適切な方向に移動する処理を演算する手段と、（ｅ）不連続点を連続点にする演算手段と、（ｆ）移動した界面の位置を画像表示する手段と、を具備することを特徴とする３次元融解、凝固における界面移動装置及びその界面移動方法である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータによる３次元融解、凝固における界面移動装置において
（ａ）界面付近の４点の温度、座標値や物性値を入力する手段と、
（ｂ）入力界面付近の温度勾配値を演算する手段と、
（ｃ）得られた温度勾配値を用いて界面における移動距離を演算する手段と、
（ｄ）得られた温度勾配値を適切な方向に移動する処理を演算する手段と、
（ｅ）不連続点を連続点にする演算手段と、
（ｆ）移動した界面の位置を画像表示する手段と、
を具備することを特徴とする３次元融解、凝固における界面移動装置。
【請求項２】
コンピュータによる３次元融解、凝固における界面移動する方法において
（ａ）界面付近の４点の温度、座標値、及び物性値を下記（１）式に代入するステップと、
（ｂ）代入した値から界面付近の温度勾配値を計算する温度勾配計算ステップと、
（ｃ）得られた温度勾配値を用いて界面における移動距離を計算する移動距離演算ステップと、
（ｄ）得られた温度勾配値を適切な方向に移動するステップと、
（ｅ）不連続点を連続点にするステップと、
（ｆ）移動した界面の位置を画像表示するステップと、
からなることを特徴とする３次元融解、凝固における界面移動方法。
【数１】
2005034798.tif 000006
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータによって３次元融解、凝固の界面位置を決定する界面移動計算装置及びその界面移動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２０００―８４３９４号公報  従来、固体が融解するとき、あるいは液体が凝固するときに発生する固相と液相との界面の移動を界面に近い節点の温度から最小２乗法などにより補間することにより温度勾配を求め界面の移動距離を計算していた。しかしながら、計算に長い時間を要するなどの問題があった。
【０００３】
このようなことから、例えば特許文献１に記載されているように、２次元融解における界面移動、及び２次元凝固における界面移動をコンピュータによって計算する方法とプログラムと装置が提案されている。
【０００４】
しかし、コンピュータによって３次元融解、凝固の界面位置を決定する界面移動計算装置及びその界面移動方法については未だ提案されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、係る従来技術を鑑みがみてなされたもので、従来の計算方法と比較して短い時間で実行することのできる、コンピュータによって３次元融解、凝固の界面位置を決定する界面移動計算装置及びその界面移動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記の目的を達成するになされたものであり、請求項１に係る発明は、
コンピュータによる３次元融解、凝固における界面移動装置において、
（ａ）界面付近の４点の温度、座標値や物性値を入力する手段と、
（ｂ）入力界面付近の温度勾配値を演算する手段と、
（ｃ）得られた温度勾配値を用いて界面における移動距離を演算する手段と、
（ｄ）得られた温度勾配値を適切な方向に移動する処理を演算する手段と、
（ｅ）不連続点を連続点にする演算手段と、
（ｆ）移動した界面の位置を画像表示する手段と、
を具備することを特徴とする３次元融解、凝固における界面移動装置である。
【０００７】
また、請求項２に係る発明は、コンピュータによる３次元融解、凝固における界面移動する方法において
（ａ）界面付近の４点の温度、座標値、及び物性値を下記（１）式に代入するステップと、
（ｂ）代入した値から界面付近の温度勾配値を計算する温度勾配計算ステップと、
（ｃ）得られた温度勾配値を用いて界面における移動距離を計算する移動距離演算ステップと、
（ｄ）得られた温度勾配値を適切な方向に移動するステップと、
（ｅ）不連続点を連続点にするステップと、
（ｆ）移動した界面の位置を画像表示するステップと、
からなることを特徴とする３次元融解、凝固における界面移動方法である。
【０００８】
【数２】
2005034798.tif 000003
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、３次元融解、凝固の界面移動の計算を、従来の界面移動計算装置及びその界面移動方法と比較して短い時間で実行することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の３次元融解、凝固における界面移動計算装置及びその界面移動方法についての１実施形態を図面を用いて説明する。
【００１１】
本発明の界面移動計算装置は、図１に示すように、１は入力装置、２は処理装置（またはＣＰＵ）、３は表示装置（またはディスプレイ）、４は出力装置（またはプリンタ）、５は記憶装置である。
【００１２】
入力装置１は節点温度、節点座標、熱伝導率などの物性値を入力するものである。処理装置２はソフトウェアの働きに基づいて各装置を制御するとともに、下記の処理を行う。
【００１３】
１．有限要素法や差分法などの方法による節点温度の算出。
【００１４】
２．局所的な温度勾配ベクトルの算出。
【００１５】
３．温度勾配ベクトルの平均を算出。
【００１６】
４．温度勾配ベクトルを水平方向移動する計算。
【００１７】
５．不連続点をつなぎ合わせる計算。
【００１８】
６．計算結果を画像表示するための計算。
【００１９】
表示装置３は計算結果の表示を行う。出力装置４はハードコピーなどによって得られた画像データを記憶装置５に記憶した後、画像データを出力するものである。記憶装置５は上記の処理を行うプログラムや算出結果を記憶するものである。
【００２０】
次に、本発明の３次元融解、凝固における界面移動計算方法の１実施形態の動作（処理例）について図２のフローチャートに基づいて説明する。
【００２１】
まず、初期条件における節点温度、節点座標、熱伝導率などの物性値を入力する（ステップ１）。
【００２２】
次に、求める計算領域を図３のような６面体、もしくは４面体にメッシュ分割する（ステップ２）。
【００２３】
有限要素法や差分法などの計算方法で計算領域における節点における温度を求める（ステップ３）。
【００２４】
界面における接する四面体を選択する。図４はこの四面体のうち１つを取り出したものである。節点ｄ、ｅ、ｆは界面節点である（ステップ４）。
【００２５】
四面体の節点の座標値、温度を前記（１）式に代入して各４面体の移動量Δｒｎを求め
る（ステップ５）。
【００２６】
界面移動量を求める上記ステップ５のある界面節点の座標値を（ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ）とする。界面移動方向の法線ベクトルの成分をｎ＝（ｎ１，ｎ２，ｎ３）とすると、次ステップの面に対する界面節点座標は、下記（２）式で表される。
【００２７】
【数３】
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上記ステップ５で求めた各面での移動量を進行方向に対して水平になるように移動する。水平方向への移動は、下記（３）式に示す回転移動の公式を使用する。（ステップ６）
【００２８】
【数４】
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上記ステップ６で求めた各面に対する移動量から節点ごとの移動量を求める。節点ごとの移動量は節点が属する面の移動量の平均を取る。（ステップ７）
このようにして求めた計算結果を界面移動計算装置の表示装置に画像表示するか、あるいは界面移動計算装置の出力装置で印刷することができる。（ステップ８）
以上のステップ１からステップ８までの処理手順を繰り返すことによって、界面移動を計算し、その結果を界面移動計算装置の表示装置に画像表示するか、あるいは界面移動計算装置の出力装置で印刷することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
固体を熱源に接したとき固体が融解する現象、また逆に液体が冷却して凝固するような相変化を伴う問題を計算機で数値計算するときのその界面移動方法及び３次元融解界面移動計算装置として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明の実施形態の処理を示すフローチャートである。
【図３】計算領域のメッシュ分割図である。
【図４】温度勾配に使用する四面体を示した図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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