(57)【要約】      （修正有）【課題】流体動的システムのマルチセルコンピュータモデルの運動境界を取り扱うための方法及び装置を提供する。【解決手段】基礎を成す固定幾何学的格子を有するモデルが、運動面に隣接する格子内のセルを過渡時間ステップの始めに識別するステップと、運動面によって格子に形成された始めの隣接セル境界を識別するステップと、を含み、また、始めの隣接セルに対し運動面の運動方向に従って始めのセル境界を通過する有効な熱物理学的な値のフラックスを計算するステップを含み、さらに、計算された有効なフラックスを使用して、すべてのセルに関する輸送方程式を解いて、時間ステップの終わりにセルの熱物理学的な値を決定するステップと、時間ステップの終わりの運動面に従うように格子を再形成するステップとを含む。装置は、上記の方法を実施するようにプログラミングされたデジタルコンピュータを含む。【選択図】図１Ｂ
2007183958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎を成す固定幾何学的格子を有する計算流体ダイナミクスシステムのマルチセルコンピュータモデルで過渡状態の間の運動面を取り扱うための方法であって、
運動面に隣接する格子内のセルを過渡時間ステップの始めに識別するステップであって、始めの隣接セルを識別するステップが、運動面によって格子に形成された始めの隣接セル境界を識別するステップと、
始めの隣接セルに対し運動面の運動方向に従って始めのセル境界を通過する有効な熱物理学的な値のフラックスを計算するステップと、
計算された有効なフラックスを使用して、始めの隣接セルを含む少なくとも格子の部分のすべてのセルに関する輸送方程式を解いて、時間ステップの終わりにセルの熱物理学的な値を決定するステップと、
時間ステップの終わりの運動面に従うように格子を再形成するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
過渡状態の間に運動面を有するマルチセル計算流体ダイナミクスモデルを実施するための装置であって、装置が、
デジタルコンピュータと、
セルを画定するための基礎を成す固定幾何学的格子を含むマルチセル計算流体ダイナミクスモデルを実行するためにコンピュータにロードされたプログラムと、を備え、
プログラムが、
運動面に隣接する格子内のセルを過渡時間ステップの始めに識別するステップであって、始めの隣接セルを識別するステップが、運動面によって格子に形成された始めの隣接セル境界を識別するステップを含むステップと、
始めの隣接セルに対し運動面の運動方向に従って始めのセル境界を通過する有効な熱物理学的な値のフラックスを計算するステップと、
計算された有効なフラックスを使用して、始めの隣接セルを含む少なくとも格子の部分のすべてのセルに関する輸送方程式を解いて、時間ステップの終わりにセルの熱物理学的な値を決定するステップと、
時間ステップの終わりの運動面に従うように格子を再形成するステップと、
のためのソフトウェアを含む装置。
【請求項３】
さらに、プログラムが、
運動面の速度に基づきフラックス速度を設定するステップと、
時間ステップの終わりに、運動面の位置に突出した個々の境界によってスウェプトされた容積を決定するステップと、
選択された速度と結合するために、個々のスウェプト容積に関する熱物理学的な値を選択するステップと、
のためのソフトウェアを含む、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
表面が、始めの隣接セルに対し圧縮方向に運動し、
それぞれの始めのセル境界に対応する選択された熱物理学的な値が、時間ステップの間に個々のスウェプト容積によって交差されるセルの熱物理学的な値の平均である、
請求項３に記載の装置。
【請求項５】
運動表面が、始めの隣接セルに対し拡張方向に運動し、また
時間ステップの終わりに格子を再形成するステップのために、さらに、プログラムが、
スウェプト容積と同等の新しいセル容積部分を追加するステップと、
スウェプト容積によって交差される再形成された格子のそれぞれのセルを、個々の始めの隣接セルの熱物理学的な値と、そのセルによって交差されたスウェプト容積の熱物理学的な値との容積加重平均で初期化するステップであって、前記個々の始めのセルの値及び前記交差した容積の値が過渡時間ステップの終わりの値であるステップと、
のためのソフトウェアを含む、請求項３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の開示は、一般に、流体動的システムをコンピュータモデル化するための方法及び装置に関する。より詳しくは、本発明の開示は、流体動的システムのマルチセルコンピュータモデルで運動境界を取り扱うための方法、及び方法を実行するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ、特に高速デジタルコンピュータを使用して、流体動的システムを含む動的システムをモデル化することは、実際のシステムを物理的に構成して、試験することを必要とすることなく、定常状態及び過渡状態の両方についてシステム性能を予測する周知で費用効率的な方法である。コンピュータモデル化の利点は、システム構造及び構成における変化の性能上の効果を容易に算定でき、これによって、商業的プロトタイプを構成する前にシステム設計の最適化が行われることである。
【０００３】
公知のモデル化プログラムは、一般に、モデル化すべき構造が複数の別個の容積ユニット（セル）に分割される「マルチセル」方法を使用する。典型的に、コンピュータは、隣接セルへの又はそれからの状態値ユニットの輸送を支配する保存方程式を解くことによって、セル内のシステムの部分の熱物理学的な値、例えば質量、運動量、及びエネルギ値、ならびに密度、圧力、速度、及び温度のような関連の流体システム設計パラメータを計算するために使用される。デカルト座標を使用する固定幾何学的システムモデルでは、またシステム境界がない場合、それぞれのセルは、立方体形状のセルの６つの面に隣接して配置された６つのセル隣接部を有するであろう。計算流体ダイナミクス（「ＣＦＤ」）モデル化プログラムの例は、ＭｏＳＥＳプログラムである（コンバージェントシンキング（Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｔ  Ｔｈｉｎｋｉｎｇ）有限会社（ウィスコンシン州マディソン（Ｍａｄｉｓｏｎ，Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ））から入手可能）。
【０００４】
境界にフィットされた２種類の格子がある。より従来型の境界にフィットされた格子は、幾何学的形状の形に従うように境界の近くのセルをモーフィングし、例えば、境界の近くの六面のセルは必ずしも完全な立方体ではないであろう。他の方法は、共通に「カットセル」方法と呼ばれる。境界にフィットされた典型的な格子では、運動面は、近くの壁セルをさらにモーフィングすることによって処理される。「カットセル」方法では、基礎を成すセルは境界と共に運動せず、代わりに、境界運動は、基礎を成す格子に新しい一連のカットを単純にもたらす。ここに記載した方法は、「カットセル」格子用の運動プロセス中に熱物理学的な特性を適切に輸送するための方法を提供する。
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願第１１／３１８，６３４号明細書
【特許文献２】米国特許出願第１１／３１８，６３２号明細書
【特許文献３】米国特許出願第１１／３１８，６３１号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一形態では、本明細書に具体化されかつ広く記載されるように、計算流体ダイナミクスのシステムマルチセルコンピュータモデルで過渡状態の間の運動面を取り扱うための方法であって、基礎を成す固定幾何学的格子を有するモデルは、運動面に隣接する格子内のセルを過渡時間ステップの始めに識別するステップと、運動面によって格子に形成された始めの隣接セル境界を識別するステップとを含む。本方法はまた、始めの隣接セルに対し運動面の運動方向に従って始めのセル境界を通過する有効な熱物理学的な値のフラックスを計算するステップを含む。さらに、本方法は、計算された有効なフラックスを使用して、始めの隣接セルを含む少なくとも格子の部分のすべてのセルに関する輸送方程式を解いて、時間ステップの終わりにセルの熱物理学的な値を決定するステップを含む。また、なおさらに、本方法は、時間ステップの終わりの運動面に従うように格子を再形成するステップを含む。
【０００７】
さらに、他の形態では、本明細書に具体化されかつ広く記載されるように、過渡状態の間に運動面を有するマルチセル計算流体ダイナミクスモデルを実施するための装置は、デジタルコンピュータと、セルを画定するための基礎を成す固定幾何学的格子を含むマルチセル計算流体ダイナミクスモデルを実行するためにコンピュータにロードされたプログラムとを含む。プログラムは、運動面に隣接する格子内のセルを過渡時間ステップの始めに識別し、また運動面によって格子に形成された始めの隣接セル境界を識別するためのソフトウェアを含む。プログラムはまた、始めの隣接セルに対し運動面の運動方向に従って始めのセル境界を通過する有効な熱物理学的な値のフラックスを計算するためのソフトウェアを含む。さらに、プログラムは、計算された有効なフラックスを使用して、始めの隣接セルを含む少なくとも格子部分のすべてのセルに関する輸送方程式を解いて、時間ステップの終わりにセルの熱物理学的な値を決定するためのソフトウェアを含む。また、なおさらに、プログラムは、時間ステップの終わりの運動面に従うように格子を再形成するためのソフトウェアを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
運動面を処理するための特異な方法を使用する修正されたカットセル方法が、本明細書に開示されている。本明細書に開示しかつ説明した修正されたカットセル方法によれば、運動面は、運動方向に応じて、時間ステップの始めに存在する格子内の表面に隣接するセル用の流入又は流出境界として取り扱われる。新しい格子が時間ステップの終わりに形成された後、隣接するモデルセルに対し「拡張」方向に運動する表面のスウェプト容積によって創出された格子の新しい部分には、境界を通してセルから対流させられた熱物理学的な値が付与される。表面が「圧縮」方向に運動する場合、運動面によって「スウェプトされた」セル部分の熱物理学的な値が消去される。これは、運動境界にわたって輸送される量の保存をもたらす。
【０００９】
本明細書に記載したように、基礎を成す固定幾何学的格子を有する流体ダイナミクスシステムのマルチセルコンピュータモデルの過渡状態の間の運動面を取り扱うための方法は、運動面に隣接する格子内のセルを過渡時間ステップの始めに識別するステップを含む。本明細書に具体化されるように、また図１Ａと図１Ｂを最初に参照すると、マルチセルモデル３０は、固定デカルトの３次元（「３Ｄ」）の幾何学的格子３２を含む。格子３２の個別のセル３４の形状は、部分的な「カット」セルが生じる可能性がある運動境界面３６のような格子境界における以外、立方体である。図１Ａと図１Ｂでは、表面３６は、過渡時間ステップの始めに格子３２の既存のセル３４から離れて運動しており、すなわち、表面３６は「拡張」方向に運動している。
【００１０】
図１Ｂの詳細図に最適に示されているように、過渡的時間ステップΔτの始めに、運動面３６の位置は、格子３２のセルＡ、Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｆが、運動面３６によって決定される境界を各々が有する部分的なセルであるようなものである。したがって、セルＡ、Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｆ（Ｃではない）は、本明細書に開示した方法のための「初めの隣接セル」と識別されるセルであろう。同様に、図１Ｂに示した個々のセル境界６０、６２、６４、６６、６８は、「始めのセル境界」と考えられるであろう。当業者は、３次元格子では、他のセル（図示せず）は「始めの隣接セル」と見なされ、運動面３６に対し個々の「始めのセル境界」（これも図示せず）を有することを理解するであろう。
【００１１】
さらに、方法は、始めの隣接セルに対し運動面の運動方向に従って始めのセル境界を通過する有効な熱物理学的な値のフラックスを計算するステップを含む。前に言及したように、対象の熱物理学的値は、質量、運動量、及び対応する圧力、速度、温度等の形態であることができるエネルギ値、典型的に流体ダイナミクス計算で使用される値を含むが、それらに限定されない。
【００１２】
本明細書に具体化されるように、また拡張方向に運動する運動面３６を有するモデル３０を示している図１Ａと図１Ｂを引き続き参照すると、フラックスは、これらのセルから離れる表面３６の「拡張」運動のため、個々の始めの境界６０、６２、６４、６６、６８を通して始めの隣接セルＡ、Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｆから流れると想定される。図１Ａと図１Ｂに示したモデルの有効な熱物理学的な値の計算は、例えば、図１Ａと図１Ｂの実施例について、表面３６の運動３８の方向の３６の速度に基づきフラックス速度を設定するステップを含んでもよい。
【００１３】
計算はまた、時間ステップの終わりに、運動面の位置３６’に突出した個々の始めの境界によってスウェプトされた容積を決定するステップを含んでもよい。例えば、図１Ａと図１Ｂに示した「拡張」の場合、セルＡ、Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｆの始めの隣接セル境界６０、６２、６４、６６、６８は、それぞれ、運動３８の方向に沿って新しい位置３６’に突出される。図１Ａと図１Ｂでは、これらの突出部は、点線によって示されたスウェプト容積（２次元）を画定する。
【００１４】
計算ステップはまた、設定されたフラックス速度と結合するために、個々のスウェプト容積に関する熱物理学的な値を選択するステップを含んでもよい。拡張の場合、始めの境界を通して、スウェプト容積内に流れる熱物理学的な値は、個々の始めの隣接セルの値であると想定される。すなわち、図１Ａと図１Ｂの実施例では、セルＢの始めの境界６２によってスウェプトされた容積に関し選択された熱物理学的な値は、始めの隣接セルＢの値であろう。同様に、始めの隣接セルＤの始めの境界６４によってスウェプトされた容積に関し選択された値は、始めの隣接セルＤの値であろう。
【００１５】
なおさらに、開示した方法は、始めの隣接セルを含む格子の少なくとも一部分のすべてのセルに関する輸送方程式を解いて、時間ステップの終わりにセルの熱物理学的な値を決定するステップを含む。解くステップでは、計算された有効な熱物理学的な値のフラックスが使用される。例えば、図１Ｂでは、フラックス輸送を支配する式は、始めのセルＢ（すなわち、容積部分８４）と、３次元格子のその隣接セルのそれぞれ、例えばセルＡおよびセルＤ、との間の始めの格子３２のセルについて解かれ、始めの境界６２を通過する以前に計算された有効なフラックスを含む。これらの式の解は、セルＢ（容積部分８４）の新しい熱物理学的な値、ならびに時間ステップの終わりに状態を反映する隣接部セルをもたらすであろう。
【００１６】
予め選択された値又は割合未満である連続反復によりセルについて解かれた熱物理学的な値の変化のように、予め選択された収束基準に合うまで、計算するステップ及び解くステップの連続反復を実行することが好ましいかもしれない。このような連続反復では、セルについて、ならびに個々の始めの境界を通過する計算された有効なフラックスについて、以前の反復からの熱物理学的な値、すなわち、直近の値を使用してもよい。同様に、解くステップは、運動面の通常領域のセルのみよりもむしろ、格子のすべてのセルについて行ってもよい。
【００１７】
さらに、方法は、過渡時間ステップの終わりの運動面に従うようにモデル格子を再形成するステップを含む。本明細書に具体化されるように、また図１Ａと図１Ｂに示した「拡張」の例を引き続き参照すると、運動面３６の新しい位置３６’は、始めの隣接セルＡ、Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｆの新しい部分、及びセルＣのような完全に新しいセルを以前の格子３２に追加することを必要とする。これらの新しいセル部分のこの追加は、始めの隣接セルＡ、Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｆに対し拡張方向３８に運動する運動面３６の結果である。このように、格子３２は、セルＡの新しいセル部分４０、４２、４４と、セルＢの新しい部分４６と４８と、セルＤの新しい部分５０と、セルＥの新しい部分５２、５４、５６と、セルＦの新しい部分５８と、部分８０と８２を含む新しいセルＣとを含むように、３２’で示した新しい格子に再形成される。本明細書で使用される際、「新しいセル部分」は、完全に新しいセルの部分を含むことができる。
【００１８】
本明細書にさらに具体化されるように、方法は、新たに追加されたセル部分を適切な熱物理学的な値で初期化するステップを含む。図１Ａと図１Ｂに示した「拡張」の場合、適切な値は、もしあれば、それぞれの始めの隣接セルの熱物理学的な値、及びそのセルによって交差されたスウェプト容積の値の容積加重平均（ｖｏｌｕｍｅ−ｗｅｉｇｈｔｅｄ  ａｖｅｒａｇｅ）でもよく、すべての値は、時間の終わりのステップΔτの値である。例えば、セルＢの新しい値は、容積部分８４（セルＢの時間終了ステップの値を使用する）、容積部分４６（セルＢの境界６２の時間終了ステップの値を使用する）、及び容積部分４８（セルＤの境界６４の時間終了ステップの値を使用する）の容積加重平均である。新しいセルＣの値は、容積部分８０（セルＢの境界６２の時間終了ステップの値を使用する）、及び容積部分８２（セルＤの境界６４の時間終了ステップの値を使用する）の容積加重平均であろう。セルＣに対応する「個々の始めの隣接セル」の容積及び熱物理学的な値の両方は、セルＣが表面の運動によって創出されたので、初期化計算ではゼロであり、したがって、「個々の始めの隣接セル」を有しないことを指摘する。しかし、非ゼロの時間終了ステップΔτの値は、上に詳述したように、セルＢとセルＤからのスウェプト容積の寄与によるセルＣの初期化のために存在するであろう。開示した方法における容積加重の熱物理学的な値の使用により、これらの値の保存が保証されるが、この理由は、始めのセル境界を通して本来「流れ出た」値が、初期化ステップで取り戻されるからである。
【００１９】
次に、図２Ａと図２Ｂを参照して、マルチセルモデル３０に対し「圧縮」方向に運動する表面の取り扱いについて説明する。図２Ａに示したように、運動表面３６は、過渡時間ステップΔτの間にモデル３０の固定格子３２内に新しい位置３６'に運動する。一般的に、表面３６の圧縮運動は、時間ステップΔτの始めに、運動面３６に隣接したセル３４、すなわち、時間ステップΔτの始めに表面３６によって形成される境界を有するセルのすべて又は一部を不明瞭にする可能性がある。
【００２０】
本明細書に具体化されるように、また図２Ｂに最善に示されているように、モデルセルＵ、Ｗ、Ｘ、Ｚは、開示した方法の識別ステップにおいて始めの隣接セルと識別され、個々の始めのセル境界１０２、１０４、１０６、１０８は、時間ステップの始めに、運動面３６と一致する「始めのセル境界」であろう。再び、図１Ａと図１Ｂに示した「拡張」の場合のように、可能な始めの隣接セルのすべては、図２Ａと図２Ｂの２次元表示に示されていないが、３次元格子について開示した方法の実行に含まれるであろう。
【００２１】
本明細書にさらに具体化されるように、「圧縮」方向に運動する表面の始めのセル境界を通過する有効な流入フラックスを計算するステップは、運動面の速度に基づきフラックス速度を設定するステップを含んでもよい。図２Ａと図２Ｂの実施形態では、時間ステップΔτで位置３６’に運動する表面３６の速度は、セルＵの境界１０２、セルＷの１０４、セルＸの１０６、及びセルＺの１０８のような識別された始めのセル境界のそれぞれについて決定されるであろう。
【００２２】
本明細書に具体化されるように、「圧縮」方向に運動する表面の場合、開示した方法の有効なフラックスを計算するステップはまた、時間ステップの終わりに、運動面の位置に突出した個々の始めの境界によってスウェプトされた容積を決定するステップを含んでもよい。図２Ｂに、スウェプト容積が、始めの境界に隣接する長方形の点線領域によって示されている（２次元で）。「圧縮」の場合、スウェプト容積は、時間ステップの始めに存在する格子の部分を交差することを指摘する。例えば、図２Ｂでは、セルＸの突出した始めの境界１０６によってスウェプトされた容積は、セルＸの容積部分１２６、セルＷの部分１１８、セルＹの部分１３４、及びセルＺの部分１２０を交差する。比較すると、セルＷの突出した境界１０４によってスウェプトされた容積は、図２Ｂの２次元表示で、その同一のセルの容積部分１１６のみを交差する。当業者は、３次元の圧縮の場合、始めの境界１０６と１０４によってスウェプトされた容積は、図２Ｂの面から他のセル部分（図示せず）を交差し得ることを理解するであろう。
【００２３】
本明細書に具体化されるように、開示した方法は、有効な境界速度と結合されるべき流入フラックスとして運動境界に適用されるべき１組の熱物理学的な値を計算するステップをさらに含んでもよい。これらの値は、時間ステップの間に個々の始めのセル境界によって交差されるセル部分の熱物理学的な値の容積加重平均として計算される。したがって、境界１０６に適用されるべき選択された流入フラックスの値は、その２次元表示に関し、時間ステップの間に境界１０６によってスウェプトされるセル部分、すなわち、図２Ｂの容積部分１２６、１１８、１３４、１３０の容積加重平均でもよい。
【００２４】
本明細書にさらに具体化されるように、図２Ａと図２Ｂの拡張の場合について開示した方法の輸送方程式を解くステップは、始めのセル境界を通過するフラックスが、格子、すなわち図２Ａの格子３２の個々の始めの境界セル内への選択された熱物理学的な値の想定される流れであること以外、前に説明した拡張の場合と同一の方法で達成される。具体的に、セルＸと隣接セルＷ及びＺとの間の熱物理学的な特性の輸送を支配する式は、セルＸの更新された熱物理学的な値を決定するために、境界１０６を通過する想定される流入フラックスと共に解かれるであろう。セルＸは最終的に格子再形成ステップで消去されるが、境界１０６を通過する流入値の効果は、これらのセルの輸送方程式が解かれるときに、セルＷとセルＺについて計算された更新済の状態値に直接的に、またセルＹ及び他のセルのような他のセルに間接的に干渉する。
【００２５】
再び、上述の拡張における場合のように、本方法の計算するステップ及び解くステップの連続反復を使用して、予め選択された程度に収束を行ってもよい。同様に、直前の反復から更新された有効なフラックス及び熱物理学的な値を連続反復で使用してもよい。また、特に、運動面の効果が格子全体にわたって有意な程度に拡がることが予想される場合、格子のすべてのセルに関する輸送方程式を解くことができる。
【００２６】
本明細書にさらに具体化されるように、また図２Ｂを引き続き参照すると、新しい運動面位置３６'により格子３２の再形成が行われて、隣接するセルＵの容積部分１１０と１１２、セルＷの部分１１４、１１６、１１８、及びセルＺの部分１２０、１２２、１２４、ならびに隣接セルＸの容積１２６全体を消去する。また格子３２を再形成するステップは、隣接セルＶの容積部分１３０と１３２及び隣接セルＹの部分１３４を消去するステップを含む。これらのセル部分が再形成ステップで格子３２から削除されることにより、これらの容積部分と関連する熱物理学的な値も削除され、このように、上述の計算ステップに従って、個々の始めのセル境界を通して始めの隣接セル内に流れた値の量を維持する。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
流体動的システムのマルチセルコンピュータモデルの運動境界を取り扱うための上述の方法は、様々な工業用途の性能を算定するために容易に実施することができる。例えば、図３Ａは、内燃機関（図示せず）で使用するために、運動可能なスロットルプレート２１６を有するインテークパイプ２１４の概略断面図である。図３Ｂは、図３Ａの詳細であり、基礎を成す重ね合わせた固定幾何学的格子２１８を概略的に示し、スロットルプレート２１６の運動及び／又は位置付けに対応する様々な動作条件についてインテークパイプ２１４の性能（流れ、圧力、温度等）を予測するための３次元の計算セル２２０、２２２、２２６のモデル列を表している。図示したセル２２０、２２２、２２６は、システム境界を除いて幾何学的に正規（立方体）であり、デカルト座標系を使用して示すことができる。モデル格子２１８は、異なる寸法のセルを利用することができ、これらのセルは、モデルの大部分を形成するより大きなセル２２０、ならびにスロットルプレート２１６の直ぐ近傍におけるようなガス圧、速度、及び／又は温度の予想される急勾配の領域に配置されるより小さな寸法の「包埋された」格子セル２２２と２２６を含む。上述の方法は、スロットルプレート２１６の回転によって起こされる格子２１８の運動面境界を取り扱う際に特に有用であろう。
【００２８】
他の形態によれば、過渡状態の間に運動面を有するマルチセル計算流体ダイナミクスモデルを実施するための装置は、デジタルコンピュータと、基礎を成す固定幾何学的格子を有するマルチセルモデルを実行するためにコンピュータにロードされた計算流体ダイナミクスプログラムとを有する。本明細書に具体化されるように、図４は、前述の方法を実施するように修正されたＭｏＳＥＳプログラムのような計算流体ダイナミクスプログラム２１２を有するプログラム可能なデジタルコンピュータ２１０を示している。具体的に、プログラム２１２は、格子２１８によって表されるようなインテークパイプ２１４の３次元マルチセルモデルを実行するように構成することができる。
【００２９】
本明細書にさらに具体化されるように、プログラム２１２は、運動に関連する境界を取り扱うための上に開示した方法を実施するためのソフトウェアを有するプログラムルーチン２２４を含む。具体的に、ルーチン２２４は、格子の始めの隣接セル及び過渡時間ステップの始めのスロットルプレート２１６の運動面に対応する個々の始めのセル境界を識別し、個々の始めのセル境界を通過する有効な熱物理学的な値のフラックスを計算し、時間ステップの終わりにセル２２０、２２２、２２６に関する熱物理学的な値を決定するために輸送方程式を解き、時間ステップの終わりにスロットルプレート２１６の運動面に従うように格子２１８を再形成するためのソフトウェアを含む。時計回りでは、スロットルプレート２１６は、隣接セル２２６に対し「圧縮」方向に運動する表面２３０と２３２、ならびに隣接セル２２２に対し「拡張」方向に運動する表面２３４と２３６を有することを指摘する。
【００３０】
過渡状態のコンピュータシミュレーションの当業者は、一般に、個別の過渡時間ステップの大きさ、ならびにセルの格子寸法は、特定の用途及び過渡状態の程度に基づき選択されるであろうことを理解するであろう。同様に、流体動力学的計算を実行するためにデジタルコンピュータをプログラミングする当業者は、本発明の開示を前提として開示された方法を実施するために必要なソフトウェアを提供できるであろう。
【００３１】
本発明の方法及び装置は、本出願と同時に出願された（特許文献１）に開示された埋め込みセルを有するマルチセルコンピュータモデル用のマルチグリッド計算を実施するための方法及び装置（Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｉｎｇ  Ｍｕｌｔｉ−Ｇｒｉｄ  Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｍｕｌｔｉ−Ｃｅｌｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｍｏｄｅｌｓ  ｗｉｔｈ  Ｅｍｂｅｄｄｅｄ  Ｃｅｌｌｓ）と関連して使用することが好ましいかもしれない。
【００３２】
同様に、本発明の方法及び装置は、本出願と同時に出願された（特許文献２）に開示された動的システムのマルチセルコンピュータモデルの輸送方程式を解くための方法及び装置（Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｓｏｌｖｉｎｇ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｅｑｕａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  Ｍｕｌｔｉ−Ｃｅｌｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｍｏｄｅｌｓ  ｏｆ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）と関連して使用することが好ましいかもしれない。
【００３３】
なお同様に、本発明の方法及び装置は、本出願と同時に出願された（特許文献３）に開示されたマルチセルシステムダイナミクスモデルの自動化された格子形成用の方法及び装置（Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｇｒｉｄ  Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｍｕｌｔｉ−Ｃｅｌｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｄｙｎａｍｉｃｓ  Ｍｏｄｅｌｓ）と関連して使用することが好ましいかもしれない。
【００３４】
本発明の他の実施形態は、本明細書に開示した本発明の説明と実施を考慮すれば当業者には明白であろう。説明及び実施例は模範的なものに過ぎないと考えられ、本発明の真の範囲及び精神は、次の特許請求の範囲によって示されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１Ａ】本発明による方法によって取り扱われるために、固定幾何学的モデル格子に対し「拡張」方向に運動する流体動的システムモデルの模範的な境界面の概略図である。
【図１Ｂ】図１Ａの詳細図である。
【図２Ａ】本発明に従って取り扱われるために、固定幾何学的モデル格子に対し「圧縮」方向に運動する流体動的システムモデルの模範的な境界面の概略図である。
【図２Ｂ】図２Ａの詳細図である。
【図３Ａ】運動スロットルプレートを有する模範的な内燃機関インテークパイプの概略図であり、重ねられた基礎を成す固定幾何学的格子モデルは、本発明による方法に従って取り扱われる。
【図３Ｂ】図３Ａの詳細図である。
【図４】本発明の開示した方法を実施するための模範的な装置の概略図である。
【符号の説明】
【００３６】
３０  マルチセルモデル
３２  ３次元の幾何学的格子
３２'  再形成された格子
３４  セル
３６  運動面
３６'  時間ステップの終わりの運動面
３８  拡張方向
４０  セルＡの新しい部分
４２  セルＡの新しい部分
４４  セルＡの新しい部分
４６  セルＢの新しい部分
４８  セルＢの新しい部分
５０  セルＤの新しい部分
５２  セルＥの新しい部分
５４  セルＥの新しい部分
５６  セルＥの新しい部分
５８  セルＦの新しい部分
６０  セルＡの始めの境界
６２  セルＢの始めの境界
６４  セルＤの始めの境界
６６  セルＥの始めの境界
６８  セルＦの始めの境界
７０  終りの複合境界
７２  終りの境界セルＡ
７４  終りの境界セルＢ
７６  終りの境界セルＣ
７８  終りの境界セルＥ
８０  セルＣの部分
８２  セルＣの部分
８４  セルＢの元の部分
１０２  始めの境界セルＵ
１０４  始めの境界セルＷ
１０６  始めの境界セルＸ
１０８  始めの境界セルＺ
１１０  容積部分のセルＵ
１１２  容積部分のセルＵ
１１４  容積部分セルＷ
１１６  容積部分セルＷ
１１８  容積部分セルＷ
１２０  容積部分セルＺ
１２２  容積部分セルＺ
１２４  容積部分セルＺ
１２６  容積部分セルＸ
１３０  容積部分セルＶ
１３２  容積部分セルＶ
１３４  容積部分セルＹ
１４０  終りの境界セルＵ
１４２  終りの境界セルＶ
１４４  終りの境界セルＷ
１４６  終りの境界セルＹ
１４８  終りの境界セルＺ
１５０  終りの複合境界
２１０  デジタルコンピュータ
２１２  計算流体ダイナミクスプログラム
２１４  インテークパイプ
２１６  スロットルプレート
２１８  格子
２２０  計算セル
２２２  計算セル
２２４  プログラムルーチン
２２６  計算セル
２３０  スロットルプレート面
２３２  スロットルプレート面
２３４  スロットルプレート面
２３６  スロットルプレート面
Ａ  「拡張」実施形態のセル
Ｂ  「拡張」実施形態のセル
Ｃ  「拡張」実施形態のセル
Ｄ  「拡張」実施形態のセル
Ｅ  「拡張」実施形態のセル
Ｆ  「拡張」実施形態のセル
Ｕ  「圧縮」実施形態のセル
Ｖ  「圧縮」実施形態のセル
Ｗ  「圧縮」実施形態のセル
Ｘ  「圧縮」実施形態のセル
Ｙ  「圧縮」実施形態のセル
Ｚ  「圧縮」実施形態のセル
【図１Ａ】
2007183958.tif 000003
【図１Ｂ】
2007183958.tif 000004
【図２Ａ】
2007183958.tif 000005
【図２Ｂ】
2007183958.tif 000006
【図３Ａ】
2007183958.tif 000007
【図３Ｂ】
2007183958.tif 000008
【図４】
2007183958.tif 000009