(57)【要約】【課題】  セルの絶対座標又は相対座標を調べる負担を軽減し、非構造格子で数値解析を行った結果を簡易に出力できる方法を提案する。【解決手段】  本発明の数値解析結果出力方法は、非構造格子で数値解析を行うステップ（Ｓ１）と、数値解析後に非構造格子を構造格子に変換するステップ（Ｓ２）と、非構造格子で計算した数値解析結果を構造格子に反映させて出力するステップ（Ｓ３）と、を含む。この方法によれば、構造格子は配列順番で容易に特定できるため、セルの絶対座標又は相対座標を調べる負担を軽減し、数値解析結果を容易に出力できる。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非構造格子で数値解析を行うステップと、数値解析後に非構造格子を構造格子に変換するステップと、非構造格子で計算した数値解析結果を構造格子に反映させて出力するステップと、を含む、数値解析結果出力方法。
【請求項２】
請求項１に記載の数値解析結果出力方法であって、前記数値解析の解析対象は燃料電池である、数値解析結果出力方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有限要素法又は有限体積法等の数値解析を非構造格子で行い、特定のセルの解析結果を簡易に出力する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
数値演算により構造解析や流体解析を行う手法として、有限要素法や有限体積法が知られている。有限要素法は解析対象を有限要素の集合体にモデル化し、各有限要素に境界条件を与えて数値演算によりシミュレーション解析を行い、各有限要素の近似解を求めて全体の数値解析を行うものである。有限要素体積法では計算領域を微小体積に分割し、それぞれの微小体積内での物理量の平均値を未知数とし、その時間変化を主に境界での流速の出入りで記述する。流速を各体積内の平均値から近似的に求めることで、体積内の物理量の時間変化が計算できる。数値流体力学（Computational Fluid Dynamics）計算で用いられる格子としては、構造格子と非構造格子の２種類が存在し、現在のＣＦＤ計算では非構造格子を用いる方式が主流である。特開２００２−３２８９１３号公報には非構造格子を用いて有限要素法又は有限体積法により偏微分方程式の境界値問題の解を計算する数値解析技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−３２８９１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、非構造格子でＣＦＤ計算を行う一般のソフトウエアでは数値解析が終了した後の段階で特定のセルの解析結果を事後的に出力するには、節点の座標を絶対座標又は近傍壁面等からの相対座標によって指定しなければならない。一般的なＣＦＤ計算用ソフトウエアでは節点の絶対座標又は相対座標を調べることは困難であるから、ＣＡＤソフト等を使用して節点の絶対座標又は相対座標を調べなければならず、非常に多くの手間を必要としていた。
【０００４】
そこで、本発明は非構造格子の節点の絶対座標又は相対座標を調べる負担を軽減し、非構造格子で数値解析を行った結果を簡易に出力できる方法を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するため、本発明の数値解析結果出力方法は、非構造格子で数値解析を行うステップと、数値解析後に非構造格子を構造格子に変換するステップと、非構造格子で計算した数値解析結果を構造格子に反映させて出力するステップと、を含む。この方法によれば、ＣＦＤ計算用の一般的なソフトウエアでも格子番号を容易に調べることができるため、特定のセルの数値解析結果を出力することが可能となり、節点の絶対座標又は相対座標を調べる負担を軽減できる。数値解析の対象として、例えば、燃料電池の構造的又は流体力学的な各種の物理現象を解析できる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、非構造格子で数値解析を行った後に非構造格子を構造格子に変換し、非構造格子で計算した数値解析結果を構造格子に反映させて出力するので、節点の絶対座標又は相対座標を調べる負担を軽減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図３を参照して非構造格子と構造格子のそれぞれについての数値解析結果を出力する手順を説明する。同図（ａ）に示すように非構造格子で数値解析を行った場合、特定のセルの数値解析結果を出力するには、その特定のセルの絶対座標又は相対座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を指定しなければならない。上述したように非構造格子でＣＦＤ計算を行う一般のソフトウエアでは特定のセルの絶対座標又は相対座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を調べるのは困難である。これに対し、同図（ｂ）に示すように構造格子によれば、ＣＦＤ計算を行う一般のソフトウエアでも容易に格子番号（Ｉ，Ｊ，Ｋ）を調べることができ、特定のセルについての数値解析結果を容易に出力できる。同図（ｂ）は燃料電池のガスチャンネルを複数のセルの集合体としてモデル化した様子を図示している。ここでは説明の便宜上、数値解析の対象を２次元平面とし、'i'はガスチャンネルの入口（inlet）を、'o'はガスチャンネルの出口（outlet）を、'f'はガスチャンネルを流れる流体（fluid）を、'w'はガスチャンネルの側壁（wall）をそれぞれ示している。特定のセルの格子番号（Ｉ，Ｊ）はその配列順序から容易に（６，３）であることが解る。このように、数値解析後に特定のセルの解析結果を出力するには、非構造格子よりも構造格子の方が非常に簡便である。
【０００８】
図１は本実施形態の数値解析装置の機能ブロック図、図２は数値解析結果を出力するための処理ルーチンである。数値解析装置１０は有限要素法又は有限体積法による数値解析を非構造格子で行うステップ（Ｓ１）と、数値解析後に非構造格子を構造格子に変換するステップ（Ｓ２）と、非構造格子で計算した数値解析結果を構造格子に反映させて出力するステップ（Ｓ３）を実行する機能を搭載したシミュレータ装置であり、これら各ステップを実行する数値解析手段１１、変換手段１２、及び解析結果出力手段１３として機能する。数値解析結果の出力形態としては、コンター図又はデジタル値の何れでもよい。非構造格子を構造格子に変換するには、非構造格子で計算した数値解析結果を構造格子に反映させて出力できるように非構造格子の数値解析結果を構造格子用に修正する必要がある。ここで、非構造格子のセル中心座標をＡ、中心座標Ａが属するセルの計算値をＦ（Ａ）、構造格子のセル中心座標をＢ、セル中心からの半径をＲ、中心座標Ｂの近傍領域をＧ（Ｂ，Ｒ）とすると、Ａｉ⊂Ｇ（Ｂ，Ｒ）を満たすＡｉについて、中心座標Ａからの距離で重み付けしたＦ（Ａ）の値を構造格子の値とする。
【０００９】
本実施形態によれば、非構造格子の計算結果を構造格子に貼り付けるポスト処理を施すことで、非構造格子の絶対座標又は相対座標を調べる手間を省略し、構造格子の特性を活かして特定のセルの解析結果を簡易かつ迅速に出力できる。また、数値解析の対象としては、例えば、燃料電池の構造的又は流体力学的な各種の物理現象（セルの３次元温度分布解析、熱応力解析等）に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態の数値解析装置の機能ブロック図である。
【図２】数値解析結果出力手順を記述したフローチャートである。
【図３】数値解析結果の出力を説明する図である。
【符号の説明】
【００１１】
１０…数値解析装置  １１…数値解析手段  １２…変換手段  １３…数値解析結果出力手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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