(57)【要約】【課題】この発明は、設計支援装置に関し、モーフィングの実行に伴うモデルの計算精度の悪化を回避することを目的とする。【解決手段】最適化探索により得られたメッシュモデル３０の設計変数の変形量に従って、モーフィングによってメッシュモデル３０の各セル３２の節点を移動させる。そして、壁面境界条件を有するセル領域の中からレイヤー層とその近傍のセルサイズの小さなセル群とを判別して抽出したうえで、これらのレイヤー層とその近傍の小サイズセル群については、モーフィングによる形状変更前のベースのメッシュモデル３０におけるセルサイズが保持されるように補間モーフィングを実行する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
数値流体計算により目標とする評価指標を満足する構造体の最適形状を求める設計支援装置であって、
解析対象となる構造体モデルを構成する複数のセルのそれぞれについて、所定の規則に従って計算結果を取得するセル情報取得手段と、
前記複数のセルの変形量を設定するセル変形量設定手段と、
前記セル変形量設定手段により設定された前記変形量に基づいて、前記複数のセルの節点移動を行うモーフィング実行手段と、
前記複数のセルのうちの壁面境界条件を有するセル群の中から、レイヤーメッシュとセルサイズが所定値以下の小サイズセル群とを判別する特定セル群判別手段と、
前記特定セル群判別手段により判別されたレイヤーメッシュおよび前記小サイズセル群に対して、モーフィングによる節点移動を制限する節点移動制限手段と、
を備えることを特徴とする設計支援装置。
【請求項２】
前記節点移動制限手段は、前記特定セル群判別手段により判別されたレイヤーメッシュおよび前記小サイズセル群に対して、前記モーフィング実行手段による前記節点移動を許容したうえで、当該節点移動後の前記レイヤーメッシュおよび前記小サイズセル群のサイズが、当該節点移動前のサイズとなるように、前記レイヤーメッシュおよび前記小サイズセル群の節点を移動させる補間モーフィング実行手段を含むことを特徴とする請求項１記載の設計支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、吸気ポートなどの設計をコンピューターによって支援するための設計支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、ＣＡＤ／ＣＡＥソフトウェアを利用した構造体形状のモーフィング方法に関する技術が開示されている。ここで、モーフィング（Morphing）とは、コンピューター上で作成された対象物の形状を、コンピューターを利用して他の形状に変形する技術である。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１０８６０９号公報
【特許文献２】特開２００３−１７８０９９号公報
【特許文献３】特開平１１−１０２３８２号公報
【特許文献４】特開平７−２８２１０５号公報
【特許文献５】特開２００４−２７２７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
モーフィングによって構造体のメッシュモデルの形状が変更されると、そのメッシュモデルの各セルが引き伸ばされたり、縮められたりすることになる。その結果、形状が変更された各セルの品質が必ず変化してしまう。
【０００５】
メッシュモデルを用いて数値流体計算を行う際には、摩擦項を考慮した壁面境界条件を持つセル領域が設けられるが、モーフィングによる形状変更に伴う各セルの品質の変化は、このようなセル領域において、顕著に計算精度に影響を与えてしまう。
【０００６】
より具体的には、上記のような壁面境界条件を持つセル領域には、一般に、壁付近の乱れを精度良く評価するために、高品質なレイヤー層（レイヤーメッシュ）が設けられるとともに、そのレイヤー層近傍のセル群は、セルサイズが所定値以下となるように細かく作成される。このようなレイヤー層およびその近傍のセル群の品質がモーフィングによる形状変更によって変化すると、壁面近傍の乱流を精度良く表現できなくなり、計算精度の悪化が懸念される。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、モーフィングの実行に伴うモデルの計算精度の悪化を回避し得る設計支援装置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】
【０００８】
第１の発明は、設計支援装置であって、
数値流体計算により目標とする評価指標を満足する構造体の最適形状を求める設計支援装置であって、
解析対象となる構造体モデルを構成する複数のセルのそれぞれについて、所定の規則に従って計算結果を取得するセル情報取得手段と、
前記複数のセルの変形量を設定するセル変形量設定手段と、
前記セル変形量設定手段により設定された前記変形量に基づいて、前記複数のセルの節点移動を行うモーフィング実行手段と、
前記複数のセルのうちの壁面境界条件を有するセル群の中から、レイヤーメッシュとセルサイズが所定値以下の小サイズセル群とを判別する特定セル群判別手段と、
前記特定セル群判別手段により判別されたレイヤーメッシュおよび前記小サイズセル群に対して、モーフィングによる節点移動を制限する節点移動制限手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記節点移動制限手段は、前記特定セル群判別手段により判別されたレイヤーメッシュおよび前記小サイズセル群に対して、前記モーフィング実行手段による前記節点移動を許容したうえで、当該節点移動後の前記レイヤーメッシュおよび前記小サイズセル群のサイズが、当該節点移動前のサイズとなるように、前記レイヤーメッシュおよび前記小サイズセル群の節点を移動させる補間モーフィング実行手段を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明によれば、構造体モデルを構成する複数のセルのうちの計算精度への影響の大きなセル群、すなわち、レイヤーメッシュおよび小サイズセル群に対しては、モーフィングによる節点移動が制約されることになる。これにより、そのようなセル群に関して、もとのメッシュモデルの高品質を保持することができるので、モーフィングの実行に伴うモデルの計算精度の悪化を良好に回避することが可能となる。
【００１１】
第２の発明によれば、計算精度への影響の大きな上記セル群を、モーフィングの実行後においても効果的に高品質に保持することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１における設計支援システムのハードウェア構成を説明するための図である。本実施形態の設計支援システムは、設計対象（解析対象）となる構造体（ここでは吸気ポート）の設計を支援するためのシステムであり、図１に示すような汎用のコンピューター１０をハードウェアとして実現可能なものである。
【００１３】
図１に示すコンピューター１０は、所定の設計条件（設計変数など）の入力を受け付ける入力装置１２、入力された設計条件に基づいて所定のプログラムを実行するＣＰＵ１４、ＣＰＵ１４による演算結果を出力する出力装置１６、および、ＣＰＵ１４が実行する各種プログラムや演算処理に必要な各種データが格納された記憶装置１８等の基本的構成要素を具備するものであればよい。
【００１４】
図２は、本発明の実施の形態１における設計支援システムのソフトウェア構成を説明するための図である。本実施形態のシステムは、図２に示すように、ベースメッシュモデル作成部２０、条件設定部２２、計算ソルバー２４、最適化探索部２６、および、モーフィング処理部２８を備えている。
【００１５】
ここでは、内燃機関の吸気ポートの形状を最適化するためのシステムとして、本設計支援システムを適用した例に説明を行うものとする。具体的には、吸気ポートを最適にするための指標としては、内燃機関の筒内のタンブル（縦渦流）比ＴＲや吸気ポートの流量係数ＣＦが用いられる。本システムの狙いは、トレードオフの関係にあるタンブル比ＴＲと流量係数ＣＦをともに満足させる最適なポート形状を探索して得ることにある。
【００１６】
記憶装置１８には、本設計支援システムのユーザによって予め作成された吸気ポートの３次元形状データ（ＣＡＤ(Computer Aided Design)データ）が格納されている。ベースメッシュモデル作成部２０は、そのＣＡＤデータを記憶装置１８から読み出したうえで、そのＣＡＤデータを複数のセル（有限要素）に分割して、ベースのメッシュモデルを作成する機能を有している。ベースのメッシュモデルは、基本的にはベースメッシュモデル作成部２０によって自動的に作成可能なものであるが、ユーザの手によって作成されたものを用いるようにしてもよい。
【００１７】
条件設定部２２には、入力装置１２によってユーザから入力された境界条件や計算条件（設計変数）が設定される。ここでいう境界条件とは、メッシュモデルの境界条件（吸気ポート壁面の位置や温度の情報など）のことであり、計算条件とは、メッシュモデルの流れ計算に必要な各種の計算条件（吸気ポートの各部の径やポート高さ、およびメッシュモデル入口の流速など）のことである。尚、図２では、モーフィングの実行後に条件設定が行われる構成を示しているが、これに代え、モーフィングの実行前に条件設定が行われる構成が用いられていてもよい。
【００１８】
計算ソルバー２４では、条件設定部２２から得られた境界条件および計算条件の下で、メッシュモデルに対して流れ計算が実行される。図３は、吸気ポートのメッシュモデル３０を簡略化して表した図である。図３に示すように、メッシュモデル３０の個々のセル３２の中心位置には、その位置での流速の情報がそれぞれのセル３２と関連付けて与えられている。計算ソルバー２４は、メッシュモデル３０の各セル３２に対して、流速の計算を行う。
【００１９】
そして、計算ソルバー２４は、各セル３２に対する流速の計算結果に基づき、所定の関係式に従って、内燃機関の筒内のタンブル比ＴＲや吸気ポートの流量係数ＣＦを算出する。尚、ここでは、各セル３２の中心位置に流速の情報を付与するようにしているが、これに限らず、各セル３２の各節点に対して流速の情報を付与するようにしてもよい。また、各セル３２に付与される情報は、吸気ポート内のガス流速でなくても、吸気ポート内の圧力や吸気ポート内を流れるガスの運動エネルギなどであってもよい。
【００２０】
本実施形態のシステムでは、計算ソルバー２４により算出されるタンブル比ＴＲと流量係数ＣＦがともに目標値を満たすようになるまで、モーフィング処理部２８によってメッシュの形状変更を施しつつ、上記の演算を繰り返すようにしている。そのような目的のために、計算ソルバー２４による流速の計算結果は、最適化探索部２６に送られるようになっている。
【００２１】
また、最適化探索部２６では、流速の計算結果に基づいて、ベースのメッシュモデル３０の設計変数（吸気ポートの各部の径やポート高さなど）の変形量（すなわち、モーフィング処理部２８によるメッシュモデル３０の変形量）が最適解となるように選定される。
【００２２】
モーフィング処理部２８では、最適化探索部２６によって選定された設計変数の変形量に従って、メッシュモデル３０の形状を変更する処理、すなわち、モーフィングが行われる。より具体的には、吸気ポートの各部の径やポート高さが最適化探索部２６によって選定された値となるようにメッシュモデル３０の形状が変更される。
【００２３】
計算ソルバー２４は、目標タンブル比ＴＲmおよび目標流量係数ＣＦmをともに満たす最適な吸気ポート形状が得られたと判断できる計算結果が得られるまで、最適化探索部２６によって適切な設計変数をモーフィング処理部２８に与えつつ、モーフィング処理部２８によって形状変更された後のメッシュモデル３０に対して演算を再度繰り返すようになっている。
【００２４】
モーフィングを行うことによってメッシュモデル３０の形状を変更させる上記手法によれば、メッシュモデル３０を逐一ＣＡＤ上で作成し直す必要なしに、短時間でメッシュモデル３０を取得することができる。また、モーフィングによれば、メッシュモデル３０全体の粗密分布を形状変更前のベースのメッシュモデル３０から大きく変えずに保持したままで、メッシュモデル３０の形状を変更させることが可能となる。
【００２５】
これにより、実機評価に対するモデル計算の結果のずれ量が形状変更を行う毎に大きく変わらなくなるので、モデルの計算結果の相対評価が可能となる。更に、上記手法によれば、モーフィングによるメッシュモデル３０の自動修正とモデル計算の結果の評価に加え、上述した最適化探索を組み合わせることで、目的に応じた最適な形状を自動で算出することが可能となる。
【００２６】
［モーフィングの実行に伴う問題点］
図４は、高精度な計算評価を行うためにベースのメッシュモデル３０に設けられる部位を説明するための図である。
図４は、吸気ポートのメッシュモデル３０の一部（バルブ近傍の部位）を示している。ベースのメッシュモデル３０が作成される際には、摩擦項を考慮した壁面境界条件を持つセル領域が設けられる。
【００２７】
より具体的には、上記のような壁面境界条件を持つセル領域内には、一般に、壁付近の乱れを精度良く評価するために、高品質なレイヤー層（レイヤーメッシュ）が設けられるとともに、そのレイヤー層近傍のセル群は、セルサイズが所定値以下となるように意図的に細かく作成される。尚、レイヤー層としては、周囲のセルがヘキサ（６面体要素）である場合にはヘキサセルが用いられ、或いは、周囲のセルがテトラ（４面体要素）である場合にはプリズムセルが用いられる）。
【００２８】
ところで、上述したモーフィングは、メッシュモデル３０の各セル３２の節点を直接変更させる処理である。このため、モーフィングによって構造体のメッシュモデル３０の形状が変更されると、そのメッシュモデル３０の各セル３２が引き伸ばされたり、縮められたりすることになる。より具体的には、モーフィングが実行されると、メッシュモデル３０の表面形状が要求変形パターンに応じて変形し、それに伴い、内部の空間メッシュもつられて変形することになる。その結果、形状が変更された各セル３２の品質が必ず変化してしまう。
【００２９】
メッシュモデル３０において、計算精度への影響が顕著な部位は、摩擦項を考慮した壁面境界条件を有するセル群、すなわち、上記のレイヤー層やその近傍のセルサイズの小さなセル群である。モデルの計算精度を良好に保持するためには、そのようなレイヤー層やその近傍のセル群の形状を不用意に変更することは好ましくない。
【００３０】
しかしながら、内部の空間メッシュにメッシュ歪みを発生させずにモーフィングを実行するには、レイヤー層やその近傍のセル群を固定にすることはできず、このため、要求変形パターンに応じて、壁面近傍のレイヤー層やその近傍のセル群をも、つられて変形せざるを得ない。そのような原因で、レイヤー層やその近傍のセル群がモーフィングの実行によって何らの配慮もなしに形状変更されてしまうと、壁面近傍の乱流を精度良く表現できなくなり、計算精度の悪化が懸念される。
【００３１】
［実施の形態１の特徴部分］
そこで、本実施形態では、壁面境界条件を有するセル領域の中からレイヤー層とその近傍のセルサイズの小さなセル群とを判別して抽出したうえで、これらのレイヤー層とその近傍のセル群については、モーフィングによる形状変更前のベースのメッシュモデル３０におけるセルサイズが保持されるように、セル３２の節点移動に制限を設けるようにした。
【００３２】
具体的には、最適化探索部２６によって選定されたメッシュモデル３０の要求変形パターンに従って、先ずは、レイヤー層およびその近傍のセル群を含むメッシュモデル３０の各セル３２をモーフィングによって形状変更させた後に、形状変更されたレイヤー層およびその近傍のセル群のみを判別して抽出するようにした。そして、抽出されたレイヤー層およびその近傍のセル群のセルサイズが、形状変更前のもとのレイヤー層およびその近傍のセル群のセルサイズ±β内（βは所定値）に保持されるように上記モーフィングと同一方向で補間モーフィングをかけるようにした。
【００３３】
図５は、上記の機能を実現するために、本実施の形態１においてＣＰＵ１４が実行する設計支援プログラムを示すフローチャートである。図５に示すプログラムでは、先ず、目標タンブル比ＴＲｍおよび目標流量係数ＣＦｍが目標値として選定される（入力装置１２によってユーザが希望する目標性能値を受け付ける）とともに、ベースメッシュモデル作成部２０によって対象となるベースのメッシュモデル３０が作成される（ステップ１０１）。
【００３４】
次に、条件設定部２２によって所定の境界条件および計算条件が設定されたうえで、ベースのメッシュモデル３０での各セル３２の流速が計算ソルバー２４によって計算され、その結果として、タンブル比ＴＲおよび流量係数ＣＦが算出される（ステップ１０２）。より具体的には、これらの流速、タンブル比ＴＲ、および流量係数ＣＦは、所定の計算ステップ（所定時間）毎に繰り返し算出されるものである。
【００３５】
次に、最適化探索部２６によって、実験計画法（ＤＯＥ）または最適化アルゴリズムを用いて、設計変数（吸気ポートの各部の径やポート高さなど）の変形量が決定される（ステップ１０３）。
【００３６】
次に、上記ステップ１０３において決定された要求変形量に基づいて、モーフィングが実行される（ステップ１０４）。次いで、ベースのメッシュモデル３０の各セル３２に付された境界条件をモーフィングによる形状変更後（節点移動後）の各セル３２に割り付ける処理が実行される（ステップ１０５）。
【００３７】
次に、モーフィングによる形状変更の対象となったセル群の中から壁面境界条件を有するセルを判定（抽出）するための処理が実行される（ステップ１０６）。より具体的には、上記ステップ１０５において各セル３２に割り付けられた境界条件に関する情報を参照して、壁面境界条件を有するセルが判定（抽出）される。
【００３８】
上記ステップ１０６において、壁面境界条件を有するセルでないと判定されたセル（すなわち、壁面境界以外を条件として持つセル）については、本実施形態の補間モーフィングの対象ではないので、上記ステップ１０４のモーフィング実行後の形状に保持される（ステップ１０７）。そして、当該セルについては、他の処理が終わり次第、後述するステップ１２０の解析計算が実行されることになる。
【００３９】
一方、上記ステップ１０６において、壁面境界条件を有するセルであると判定されたセルについては、壁面境界面（メッシュモデル３０の表面）からの距離Ｒｉが設定されたうえで（ステップ１０８）、補間モーフィングの対象となるセル群を抽出するための補間対象領域が設定される（ステップ１０９）。また、本ステップ１０９では、当該補間対象領域内のセル番号がｎｉとして取得される。
【００４０】
図６は、モーフィング実行前後のメッシュモデル３０の一部を表した図である。より具体的には、図６（Ａ）は、モーフィング実行前のメッシュモデル３０の形状を表した図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示すモーフィング拡大方向でモーフィングが実行された後のメッシュモデル３０の形状を表した図である。
上記ステップ１０９では、図６に示すように、メッシュモデル３０の表面からの距離Ｒｉ内のセル領域が補間対象領域として設定される。
【００４１】
図５に示すプログラムでは、上記補間対象領域内のセル群をレイヤー層とそれ以外のセル群とに判別するために、レイヤー層判定が実行される（ステップ１１０）。ベースのメッシュモデル３０の作成時には、レイヤー層の層数や層高さが分かっているので、モーフィングによる変形量や変形曲率からモーフィングによる変形後のレイヤー層の層高さを計算することができる。このため、本ステップ１１０では、レイヤー層の層高さを規定する所定の距離関数を用いてレイヤー層を判定するようにしている。
【００４２】
尚、レイヤー層判定は、上記の手法に限らない。すなわち、テトラでレイヤー層周囲のセルが構成されている場合には、レイヤー層はプリズムセルとなるので、メッシュタイプでレイヤー層判定を行うようにしてもよい。或いは、メッシュタイプを問わず、各セル３２のアスペクト比（縦横比）に基づいてレイヤー層判定を行うようにしてもよい。
【００４３】
上記ステップ１１０においてレイヤー層であると判定されたセル群については、セル番号がＬｉとして取得されて保持される（ステップ１１１）。一方、上記ステップ１１０においてレイヤー層でないと判定された補間対象領域内のセル（セル群）については、それぞれのセル番号ｎｉが取得されたうえで、それぞれのセルに対して、ベースのメッシュモデル３０のセルサイズＳｉが取得される（ステップ１１２）。
【００４４】
次に、上記ステップ１１２において取得されたセルサイズＳｉが所定の閾値α以下であるか否かが判別される（ステップ１１３）。その結果、セルサイズＳｉが閾値αよりも大きいと判定されたセルについては、ベースのメッシュモデル３０の作成時に予め意図的に小さなセルサイズで作成されたセルではないので（つまり、元々流れが厳しい領域内のセルではないので）、モーフィングによってセルが広がったとしても問題ないと判断できる。このため、そのようなセルについては、上記ステップ１０４におけるモーフィング実行後の形状に保持される（ステップ１０７）。
【００４５】
一方、上記補間対象領域内のセルであって、上記ステップ１１３においてセルサイズＳｉが閾値α以下であると判定されたセルについては、ベースのメッシュモデル３０の作成時に意図的に小さなセルサイズで作成されたセルであると判断され、そのように判断されたセル（小サイズセル）の番号がＣｉとして取得されて保持される（ステップ１１４）。
【００４６】
図７は、モーフィング実行前後のメッシュモデル３０の一部を表した図である。
モーフィングが実行されると、図７（Ａ）に示すベースの状態から図７（Ｂ）に示す状態に、各セルの各節点が移動してセルサイズが変化することになるが、モーフィングの前後において、各セル番号ｎｉは変更されない。このため、上記ステップ１１２〜１１４のように、補間対象領域内におけるベースのメッシュモデル３０のレイヤー層以外の各セルのセルサイズＳｉと各セルのセル番号ｎｉとに基づき、モーフィング実行後のメッシュモデル３０の中から小サイズセル（ベース時のセルサイズＳｉが閾値α以下に意図的に作成されたセル）の群を判定（抽出）することができる。
【００４７】
図５に示すプログラムでは、次いで、上記の処理で判定されたセル番号Ｌｉ、Ｃｉのセル（すなわち、レイヤーセルおよび小サイズセル）３２について、上記ステップ１０４におけるモーフィングによる変形量ΔＳｉが算出される（ステップ１１５）。
【００４８】
次に、上記変形量ΔＳｉに基づいて、上記セル番号Ｌｉ、Ｃｉのセル３２のそれぞれをモーフィング実行前の元のセルサイズに戻すために必要な補間変形量ΔＸｉが算出される（ステップ１１６）。この補間変形量ΔＸｉは、上記ステップ１０４におけるモーフィングの方向と同一方向成分の補正量である。より具体的には、図６や図７に示す例のように、レイヤー層の高さ方向にモーフィングがされたような場合には、補間変形量ΔＸｉについても、対象となるセルが当該高さ方向で元のセルサイズに戻るような値として算出される。
【００４９】
尚、ここでは、補間モーフィング時にセルサイズを修正する方向を、元のモーフィングの変形方向としているが、流れ解析の対象となる吸気ポート等の形状如何によっては、解析対物の各部位に応じて、任意の座標系ベクトルの方向としてもよい。
【００５０】
次に、上記補間変形量ΔＸｉに基づいて、上記セル番号Ｌｉ、Ｃｉのセル３２のそれぞれが元のサイズに戻るように補間モーフィングが実行される（ステップ１１７）。次いで、補間モーフィング後の各セル３２のアスペクト比Ａｉが所定の閾値γ以上であるか否かが判別される（ステップ１１８）。メッシュモデル３０の形状によっては、補間モーフィングによって完全に元のセルサイズに戻してしまうと、メッシュが破綻してしまう可能性がある。このため、本ステップ１１８では、アスペクト比Ａｉに基づいて、補間モーフィング後の各セル３２に対してメッシュ歪み判定を行うようにしている。
【００５１】
尚、メッシュ歪み判定の手法としては、上記以外にも、例えば、体積が負（Negative Volume）となっているセル３２に対してメッシュ歪みが発生していると判定する手法、或いは、複数の節点の重複を判定することでメッシュ歪みを判定する手法などを適宜用いることができる。
【００５２】
上記ステップ１１８の判定が不成立であることで、メッシュ歪みがあると判定された場合には、上記補間変形量ΔＸｉに任意の重み係数ｋを乗じて算出された補正変形量ｋ×ΔＸｉを用いて、補間モーフィングによる修正量が調整される（ステップ１１９）。尚、この重み係数ｋは、補正変形量ｋ×ΔＸｉ≦（Ｓｉ±β）を満たす範囲内で調整される。これらのステップ１１８および１１９の処理は、メッシュ歪みがなくなるまで繰り返し実行される。
【００５３】
一方、上記ステップ１１８の判定が成立することで、メッシュ歪みがないと判定された場合には、境界条件および計算条件が設定されたうえで、モーフィング実行後の形状に対して、各セル３２についての流速の計算が実行される（ステップ１２０）。
【００５４】
次に、当該モーフィング実行後の形状においてタンブル比ＴＲが安定した状態でのタンブル比ＴＲsおよび流量係数ＣＦsが取得される（ステップ１２１）。
【００５５】
次に、上記ステップ１２１において取得されたタンブル比ＴＲsおよび流量係数ＣＦsが、それぞれ上記ステップ１０１における目標タンブル比ＴＲmおよび目標流量係数ＣＦm以上であるか否かが判別される（ステップ１２２）。
【００５６】
その結果、タンブル比ＴＲsおよび流量係数ＣＦsがともに目標値に達していない場合には、上記ステップ１０３以降の処理が繰り返し実行され、一方、タンブル比ＴＲsおよび流量係数ＣＦsがともに目標値に達した場合には、図５に示す設計支援プログラムの処理が終了される。
【００５７】
以上説明した設計支援プログラムによれば、レイヤー層およびその近傍の小サイズセル群に対しては、モーフィングによる節点移動が制約されることになる。これにより、モデルの計算精度への影響の大きなレイヤー層およびその近傍の小サイズセル群を、ベースのメッシュモデル３０のように高品質に保持することができる。このため、モーフィングの実行後においても、十分な計算精度を確保することが可能となる。
【００５８】
また、上記プログラムによれば、モーフィングの実行時にメッシュ歪みに起因してエラーが多く出易いレイヤー層の近傍セルに対して、十分なアスペクト比Ａｉが確保されるようにしているので、メッシュ歪みの抑制が可能となる。
【００５９】
また、レイヤー層は、モーフィングによってねじれたり、薄くなり過ぎたりし易い部位である。このため、モーフィング実行時にメッシュ歪みによるエラーが生じ易いセルは、レイヤー層近傍のセルとなる。上記プログラムによれば、モーフィング実行後のレイヤー層およびその近傍の小サイズセルが高アスペクト比に維持されるので、メッシュ歪みの発生を抑制することができる。
【００６０】
また、上記プログラムの手法によれば、セルサイズを変えたり、メッシュを再分割したりすることでメッシュモデルの品質を高く保持しようとする従来の手法と比べ、モーフィング後におけるレイヤー層およびその近傍の小サイズセル群の調整を追加するだけで済む。このため、モーフィングの実行時間を大きく延長させることなく、モデルの計算精度を十分に確保できるようになる。
【００６１】
また、上記プログラムの手法によれば、メッシュを再分割したりしないので、メッシュモデル３０全体の粗密分布が変わらず、これにより、メッシュモデル３０の形状変更の前後で、モデルの計算結果の相対評価が十分に可能となる。このような性質は、本実施形態のシステムのように、最適化探索を行い、形状変形前後の相対評価から探索値を決定するシステムにおいて極めて有効なものである。
【００６２】
尚、上述した実施の形態１においては、メッシュモデル３０が前記第１の発明における「構造体モデル」に相当している。また、ＣＰＵ１４が、上記ステップ１０２、または１２０および１２１の処理を実行することにより前記第１の発明における「セル情報取得手段」が、上記ステップ１０３の処理を実行することにより前記第１の発明における「セル変形量設定手段」が、上記ステップ１０４の処理を実行することにより前記第１の発明における「モーフィング実行手段」が、上記ステップ１０５、１０６、および１０８〜１１４の処理を実行することにより前記第１の発明における「特定セル群判別手段」が、上記ステップ１１５〜１１９の処理を実行することにより前記第１の発明における「節点移動制限手段」が、それぞれ実現されている。
また、ＣＰＵ１４が上記ステップ１０４の処理を行ったうえで上記ステップ１１５〜１１９の処理を行うことにより前記第２の発明における「補間モーフィング実行手段」が実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態１における設計支援システムのハードウェア構成を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態１における設計支援システムのソフトウェア構成を説明するための図である。
【図３】吸気ポートのメッシュモデルを簡略化して表した図である。
【図４】高精度な計算評価を行うためにベースのメッシュモデルに設けられる部位を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態１において実行される設計支援プログラムのフローチャートである。
【図６】モーフィング実行前後のメッシュモデルの一部を表した図である。
【図７】モーフィング実行前後のメッシュモデルの一部を表した図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０  コンピューター
１２  入力装置
１４  ＣＰＵ
１６  出力装置
１８  記憶装置
２０  ベースメッシュモデル作成部
２２  条件設定部
２４  計算ソルバー
２６  最適化探索部
２８  モーフィング処理部
３０  メッシュモデル
３２  セル
Ａｉ  アスペクト比
ＣＦ、ＣＦｍ、ＣＦｓ  流量係数
ＴＲ、ＴＲｍ、ＴＲｓ  タンブル比
ｋ  重み係数
Ｃｉ、Ｌｉ、ｎｉ  セル番号
Ｒｉ  距離
Ｓｉ  セルサイズ
ΔＳｉ  モーフィング変形量
ΔＸｉ  補間変形量
【図１】
2009282748.tif 000003
【図２】
2009282748.tif 000004
【図３】
2009282748.tif 000005
【図４】
2009282748.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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