(57)【要約】  熱流体解析方法は、物理モデル（１１）を用いて複数の吹出穴（１４０）から吹き出される空気のそれぞれの風量を算出し（ステップＳ１１）、冷却空間（２００）の二次元モデル（２１）のメッシュに対応した少なくとも一つの仮想吹出穴を設定し（ステップＳ１２）、少なくとも一つの仮想吹出穴のそれぞれについて、一つの仮想吹出穴に対して複数の吹出穴（１４０）のうちの一つ以上の吹出穴が割り当てられるように、複数の吹出穴（１４０）のそれぞれを割り当て（ステップＳ１３）、複数の吹出穴（１４０）のそれぞれから吹き出される空気の風量に基づいて、少なくとも一つの仮想吹出穴から吹き出される空気のそれぞれの等価風量を算出し（ステップＳ１４）、それぞれの等価風量に係る物理量を二次元モデル（２１）の解析パラメータとして設定する（ステップＳ１５）。
2020085351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の吹出穴から空気が吹き出される空間の温度分布および流速分布の少なくとも一方を二次元モデルまたは三次元モデルで解析する熱流体解析方法であって、
ファンと、前記ファンによって送風される空気の温度を調節する熱交換器と、前記複数の吹出穴に接続され、前記熱交換器によって温度を調節された空気が通過する配管と、に関する設計値を含む物理モデルを用いて前記複数の吹出穴から吹き出される空気のそれぞれの風量を算出し、
前記空間の前記二次元モデルまたは前記三次元モデルのメッシュに対応した少なくとも一つの仮想吹出穴を設定し、
前記少なくとも一つの仮想吹出穴のそれぞれについて、一つの仮想吹出穴に対して前記複数の吹出穴のうちの一つ以上の吹出穴が割り当てられるように、前記複数の吹出穴のそれぞれを割り当て、
前記複数の吹出穴のそれぞれから吹き出される空気の風量に基づいて、前記少なくとも一つの仮想吹出穴から吹き出される空気のそれぞれの等価風量を算出し、
前記それぞれの等価風量に係る物理量を前記二次元モデルまたは前記三次元モデルの解析パラメータとして設定する、
熱流体解析方法。
【請求項２】
前記割り当てでは、前記少なくとも一つの仮想吹出穴のそれぞれについて、一つの仮想吹出穴に対して前記複数の吹出穴のうちの二つ以上の吹出穴が割り当てられるように、前記複数の吹出穴のそれぞれを割り当てる、
請求項１に記載の熱流体解析方法。
【請求項３】
前記少なくとも一つの仮想吹出穴は、前記空間に設けられた仕切りによって区画される領域に対応して設定される、
請求項１または２に記載の熱流体解析方法。
【請求項４】
前記二次元モデルまたは前記三次元モデルは非定常解析モデルであり、
前記熱流体解析方法は、
解析結果に係る物理量の時間ステップ間の差分を算出し、
前記算出された差分が所定値以下となった場合に解析を終了する、
ことをさらに含む、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱流体解析方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱流体解析方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項６】
複数の吹出穴から空気が吹き出される空間の温度分布および流速分布の少なくとも一方を二次元モデルまたは三次元モデルで解析する熱流体解析装置であって、
ファンと、前記ファンによって送風される空気の温度を調節する熱交換器と、前記複数の吹出穴に接続され、前記熱交換器によって温度を調節された空気が通過する配管と、に関する設計値を含む物理モデルを用いて前記複数の吹出穴から吹き出される空気のそれぞれの風量を算出する第１算出部と、
前記空間の前記二次元モデルまたは前記三次元モデルのメッシュに対応した少なくとも一つの仮想吹出穴を設定する第１設定部と、
前記少なくとも一つの仮想吹出穴のそれぞれについて、一つの仮想吹出穴に対して前記複数の吹出穴のうちの一つ以上の吹出穴が割り当てられるように、前記複数の吹出穴のそれぞれを割り当てる割当部と、
前記複数の吹出穴のそれぞれから吹き出される空気の風量に基づいて、前記少なくとも一つの仮想吹出穴から吹き出される空気のそれぞれの等価風量を算出する第２算出部と、
前記それぞれの等価風量に係る物理量を前記二次元モデルまたは前記三次元モデルの解析パラメータとして設定する第２設定部と、を備える、
熱流体解析装置。
【請求項７】
複数の吹出穴から空気が吹き出される空間の温度分布および流速分布の少なくとも一方を二次元モデルまたは三次元モデルで解析するために、ファンと、前記ファンによって送風される空気の温度を調節する熱交換器と、前記複数の吹出穴に接続され、前記熱交換器によって温度を調節された空気が通過する配管と、に関する設計値を含む物理モデルの解析パラメータを前記二次元モデルまたは前記三次元モデルの解析パラメータに変換する変換方法であって、
前記空間の前記二次元モデルまたは前記三次元モデルのメッシュに対応した少なくとも一つの仮想吹出穴のそれぞれについて、一つの仮想吹出穴に対して前記複数の吹出穴のうちの一つ以上の吹出穴が割り当てられるように、前記複数の吹出穴のそれぞれを割り当て、
前記物理モデルを用いて算出された前記複数の吹出穴から吹き出される空気のそれぞれの風量に基づいて、前記少なくとも一つの仮想吹出穴から吹き出される空気のそれぞれの等価風量を算出し、
前記それぞれの等価風量に係る物理量を前記二次元モデルまたは前記三次元モデルの解析パラメータとして設定する、
変換方法。
【請求項８】
請求項７に記載の変換方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項９】
複数の吹出穴から空気が吹き出される空間の温度分布および流速分布の少なくとも一方を二次元モデルまたは三次元モデルで解析するために、ファンと、前記ファンによって送風される空気の温度を調節する熱交換器と、前記複数の吹出穴に接続され、前記熱交換器によって温度を調節された空気が通過する配管と、に関する設計値を含む物理モデルの解析パラメータを前記二次元モデルまたは前記三次元モデルの解析パラメータに変換する変換装置であって、
前記空間の前記二次元モデルまたは前記三次元モデルのメッシュに対応した少なくとも一つの仮想吹出穴のそれぞれについて、一つの仮想吹出穴に対して前記複数の吹出穴のうちの一つ以上の吹出穴が割り当てられるように、前記複数の吹出穴のそれぞれを割り当てる割当部と、
前記物理モデルを用いて算出された前記複数の吹出穴から吹き出される空気のそれぞれの風量に基づいて、前記少なくとも一つの仮想吹出穴から吹き出される空気のそれぞれの等価風量を算出する算出部と、
前記それぞれの等価風量に係る物理量を前記二次元モデルまたは前記三次元モデルの解析パラメータとして設定する設定部と、を備える、
変換装置。
【請求項１０】
複数の吹出穴から空気が吹き出される空間の温度分布および流速分布の少なくとも一方を二次元モデルまたは三次元モデルで解析する熱流体解析装置であって、
プロセッサと、
メモリと、を備え、
前記プロセッサは、前記メモリを用いて、
ファンと、前記ファンによって送風される空気の温度を調節する熱交換器と、前記複数の吹出穴に接続され、前記熱交換器によって温度を調節された空気が通過する配管と、に関する設計値を含む物理モデルを用いて前記複数の吹出穴から吹き出される空気のそれぞれの風量を算出し、
前記空間の前記二次元モデルまたは前記三次元モデルのメッシュに対応した少なくとも一つの仮想吹出穴を設定し、
前記少なくとも一つの仮想吹出穴のそれぞれについて、一つの仮想吹出穴に対して前記複数の吹出穴のうちの一つ以上の吹出穴が割り当てられるように、前記複数の吹出穴のそれぞれを割り当て、
前記複数の吹出穴のそれぞれから吹き出される空気の風量に基づいて、前記少なくとも一つの仮想吹出穴から吹き出される空気のそれぞれの等価風量を算出し、
前記それぞれの等価風量に係る物理量を前記二次元モデルまたは前記三次元モデルの解析パラメータとして設定する、
熱流体解析装置。
【請求項１１】
複数の吹出穴から空気が吹き出される空間の温度分布および流速分布の少なくとも一方を二次元モデルまたは三次元モデルで解析するために、ファンと、前記ファンによって送風される空気の温度を調節する熱交換器と、前記複数の吹出穴に接続され、前記熱交換器によって温度を調節された空気が通過する配管と、に関する設計値を含む物理モデルの解析パラメータを前記二次元モデルまたは前記三次元モデルの解析パラメータに変換する変換装置であって、
プロセッサと、
メモリと、を備え、
前記プロセッサは、前記メモリを用いて、
前記空間の前記二次元モデルまたは前記三次元モデルのメッシュに対応した少なくとも一つの仮想吹出穴のそれぞれについて、一つの仮想吹出穴に対して前記複数の吹出穴のうちの一つ以上の吹出穴が割り当てられるように、前記複数の吹出穴のそれぞれを割り当て、
前記物理モデルを用いて算出された前記複数の吹出穴から吹き出される空気のそれぞれの風量に基づいて、前記少なくとも一つの仮想吹出穴から吹き出される空気のそれぞれの等価風量を算出し、
前記それぞれの等価風量に係る物理量を前記二次元モデルまたは前記三次元モデルの解析パラメータとして設定する、
変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱流体解析方法、熱流体解析装置、変換方法、変換装置およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
製品の周辺等の空間の温度分布または流速分布を最適なものとするための当該製品の熱設計について、設計の効率化または手戻り防止を目的として当該製品の構想段階から三次元モデルまたは二次元モデルによるシミュレーションの導入を図ることが多い。例えば、特許文献１には、三次元モデルによるシミュレーションを用いた製品開発支援方法等が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３４８２１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、製品の熱設計等をするに当たり、製品の熱設計に関連する部分の全てについて上記特許文献１のようにソリッドの三次元モデル等を作成して熱流体解析を行う場合、三次元モデル等の設計に時間を要し、また、三次元モデルを用いた計算にも時間を要することから、熱流体解析を効率的に行うことが難しいという課題がある。【０００５】
本発明は、熱流体解析を効率的に行うことができる熱流体解析方法等を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る熱流体解析方法は、複数の吹出穴から空気が吹き出される空間の温度分布および流速分布の少なくとも一方を二次元モデルまたは三次元モデルで解析する熱流体解析方法であって、ファンと、前記ファンによって送風される空気の温度を調節する熱交換器と、前記複数の吹出穴に接続され、前記熱交換器によって温度を調節された空気が通過する配管と、に関する設計値を含む物理モデルを用いて前記複数の吹出穴から吹き出される空気のそれぞれの風量を算出し、前記空間の前記二次元モデルまたは前記三次元モデルのメッシュに対応した少なくとも一つの仮想吹出穴を設定し、前記少なくとも一つの仮想吹出穴のそれぞれについて、一つの仮想吹出穴に対して前記複数の吹出穴のうちの一つ以上の吹出穴が割り当てられるように、前記複数の吹出穴のそれぞれを割り当て、前記複数の吹出穴のそれぞれから吹き出される空気の風量に基づいて、前記少なくとも一つの仮想吹出穴から吹き出される空気のそれぞれの等価風量を算出し、前記それぞれの等価風量に係る物理量を前記二次元モデルまたは前記三次元モデルの解析パラメータとして設定する。【０００７】
本発明の一態様に係るプログラムは、上記の熱流体解析方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。【０００８】
本発明の一態様に係る熱流体解析装置は、複数の吹出穴から空気が吹き出される空間の温度分布および流速分布の少なくとも一方を二次元モデルまたは三次元モデルで解析する熱流体解析装置であって、ファンと、前記ファンによって送風される空気の温度を調節する熱交換器と、前記複数の吹出穴に接続され、前記熱交換器によって温度を調節された空気が通過する配管と、に関する設計値を含む物理モデルを用いて前記複数の吹出穴から吹き出される空気のそれぞれの風量を算出する第１算出部と、前記空間の前記二次元モデルまたは前記三次元モデルのメッシュに対応した少なくとも一つの仮想吹出穴を設定する第１設定部と、前記少なくとも一つの仮想吹出穴のそれぞれについて、一つの仮想吹出穴に対して前記複数の吹出穴のうちの一つ以上の吹出穴が割り当てられるように、前記複数の吹出穴のそれぞれを割り当てる割当部と、前記複数の吹出穴のそれぞれから吹き出される空気の風量に基づいて、前記少なくとも一つの仮想吹出穴から吹き出される空気のそれぞれの等価風量を算出する第２算出部と、前記それぞれの等価風量に係る物理量を前記二次元モデルまたは前記三次元モデルの解析パラメータとして設定する第２設定部と、を備える。【０００９】
本発明の一態様に係る変換方法は、複数の吹出穴から空気が吹き出される空間の温度分布および流速分布の少なくとも一方を二次元モデルまたは三次元モデルで解析するために、ファンと、前記ファンによって送風される空気の温度を調節する熱交換器と、前記複数の吹出穴に接続され、前記熱交換器によって温度を調節された空気が通過する配管と、に関する設計値を含む物理モデルの解析パラメータを前記二次元モデルまたは前記三次元モデルの解析パラメータに変換する変換方法であって、前記空間の前記二次元モデルまたは前記三次元モデルのメッシュに対応した少なくとも一つの仮想吹出穴のそれぞれについて、一つの仮想吹出穴に対して前記複数の吹出穴のうちの一つ以上の吹出穴が割り当てられるように、前記複数の吹出穴のそれぞれを割り当て、前記物理モデルを用いて算出された前記複数の吹出穴から吹き出される空気のそれぞれの風量に基づいて、前記少なくとも一つの仮想吹出穴から吹き出される空気のそれぞれの等価風量を算出し、前記それぞれの等価風量に係る物理量を前記二次元モデルまたは前記三次元モデルの解析パラメータとして設定する。【００１０】
本発明の一態様に係るプログラムは、上記の変換方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。【００１１】
本発明の一態様に係る変換装置は、複数の吹出穴から空気が吹き出される空間の温度分布および流速分布の少なくとも一方を二次元モデルまたは三次元モデルで解析するために、ファンと、前記ファンによって送風される空気の温度を調節する熱交換器と、前記複数の吹出穴に接続され、前記熱交換器によって温度を調節された空気が通過する配管と、に関する設計値を含む物理モデルの解析パラメータを前記二次元モデルまたは前記三次元モデルの解析パラメータに変換する変換装置であって、前記空間の前記二次元モデルまたは前記三次元モデルのメッシュに対応した少なくとも一つの仮想吹出穴のそれぞれについて、一つの仮想吹出穴に対して前記複数の吹出穴のうちの一つ以上の吹出穴が割り当てられるように、前記複数の吹出穴のそれぞれを割り当てる割当部と、前記物理モデルを用いて算出された前記複数の吹出穴から吹き出される空気のそれぞれの風量に基づいて、前記少なくとも一つの仮想吹出穴から吹き出される空気のそれぞれの等価風量を算出する算出部と、前記それぞれの等価風量に係る物理量を前記二次元モデルまたは前記三次元モデルの解析パラメータとして設定する設定部と、を備える。【００１２】
本発明の一態様に係る熱流体解析装置は、複数の吹出穴から空気が吹き出される空間の温度分布および流速分布の少なくとも一方を二次元モデルまたは三次元モデルで解析する熱流体解析装置であって、プロセッサと、メモリと、を備え、前記プロセッサは、前記メモリを用いて、ファンと、前記ファンによって送風される空気の温度を調節する熱交換器と、前記複数の吹出穴に接続され、前記熱交換器によって温度を調節された空気が通過する配管と、に関する設計値を含む物理モデルを用いて前記複数の吹出穴から吹き出される空気のそれぞれの風量を算出し、前記空間の前記二次元モデルまたは前記三次元モデルのメッシュに対応した少なくとも一つの仮想吹出穴を設定し、前記少なくとも一つの仮想吹出穴のそれぞれについて、一つの仮想吹出穴に対して前記複数の吹出穴のうちの一つ以上の吹出穴が割り当てられるように、前記複数の吹出穴のそれぞれを割り当て、前記複数の吹出穴のそれぞれから吹き出される空気の風量に基づいて、前記少なくとも一つの仮想吹出穴から吹き出される空気のそれぞれの等価風量を算出し、前記それぞれの等価風量に係る物理量を前記二次元モデルまたは前記三次元モデルの解析パラメータとして設定する。【００１３】
本発明の一態様に係る変換装置は、複数の吹出穴から空気が吹き出される空間の温度分布および流速分布の少なくとも一方を二次元モデルまたは三次元モデルで解析するために、ファンと、前記ファンによって送風される空気の温度を調節する熱交換器と、前記複数の吹出穴に接続され、前記熱交換器によって温度を調節された空気が通過する配管と、に関する設計値を含む物理モデルの解析パラメータを前記二次元モデルまたは前記三次元モデルの解析パラメータに変換する変換装置であって、プロセッサと、メモリと、を備え、前記プロセッサは、前記メモリを用いて、前記空間の前記二次元モデルまたは前記三次元モデルのメッシュに対応した少なくとも一つの仮想吹出穴のそれぞれについて、一つの仮想吹出穴に対して前記複数の吹出穴のうちの一つ以上の吹出穴が割り当てられるように、前記複数の吹出穴のそれぞれを割り当て、前記物理モデルを用いて算出された前記複数の吹出穴から吹き出される空気のそれぞれの風量に基づいて、前記少なくとも一つの仮想吹出穴から吹き出される空気のそれぞれの等価風量を算出し、前記それぞれの等価風量に係る物理量を前記二次元モデルまたは前記三次元モデルの解析パラメータとして設定する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の一態様に係る熱流体解析方法等によれば、熱流体解析を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施の形態に係るショーケースの模式断面図である。
【図２】図２は、実施の形態に係る熱流体解析装置の構成図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る二次元モデルにより表された冷却空間の一例を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態に係る熱流体解析装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、実施の形態に係る熱流体解析装置の動作の詳細を説明するための図である。
【図６】図６は、実施の形態に係る熱流体解析装置のＧＵＩの一例を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態に係る熱流体解析装置のＧＵＩの一例を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態に係る熱流体解析装置のＧＵＩの一例を示す図である。
【図９】図９は、その他の実施の形態に係る熱流体解析システムの構成図である。
【図１０】図１０は、その他の実施の形態に係る熱流体解析システムの動作の一例を示すシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１７】
また、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付し、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。
【００１８】
（実施の形態）
まず、実施の形態に係る熱流体解析装置１が適用される製品について、図１を用いて説明する。
【００１９】
図１は、実施の形態に係るショーケース１００の模式断面図である。
【００２０】
熱流体解析装置１は、製品の熱設計のために、特定の空間の温度分布および流速分布の少なくとも一方を二次元モデルまたは三次元モデルで解析する装置である。なお、熱流体解析装置１は、特定の空間の温度分布および流速分布の少なくとも一方を解析する際に、二次元モデルまたは三次元モデルだけでなく物理モデルも用いている点に特徴を有する。本実施の形態では、熱流体解析装置１は、スーパーマーケットまたはコンビニエンスストア等に設置され、食品を冷却等するための食品ショーケース（以下、ショーケース１００と呼ぶ）に適用される。熱流体解析装置１は、ショーケース１００の熱設計のために、ショーケース１００により冷却される空間周辺（冷却空間２００と呼ぶ）の温度分布を二次元モデルで解析する。なお、温度分布の解析と同じように流速分布も解析することが可能であるため、以下では流速分布についての説明は省略する。また、ショーケース１００について、図１の紙面前方から見た断面であれば、冷却空間２００のどこの断面であっても、基本的には温度分布は同じような傾向となり、また、解析結果の取り扱いの利便性（例えば三次元の解析結果のように視点を回転させる手間等がない）等から、以下では二次元モデルに着目して説明し、三次元モデルについての説明は省略する。なお、熱流体解析装置１は、ショーケース１００に限らず、ルームエアコン、カーエアコンまたは冷蔵庫等の熱設計のために用いられてもよい。
【００２１】
ショーケース１００は、冷却空間２００における食品が存在する部分を冷却するために、配管１１０と熱交換器１２０とファン１３０と複数の吹出穴１４０と複数の棚１５０と頂部吹出口１７０と吸込口１８０とを備える。複数の棚１５０には、例えば食品が乗せられる。例えば、複数の棚１５０の間には、図１に示すように、頂部吹出口１７０および複数の吹出穴１４０が設けられ、頂部吹出口１７０および複数の吹出穴１４０から冷却された空気が吹き出される。ここでは、複数の吹出穴１４０をそれぞれ黒丸で模式的に示している。吹出穴１４０は、例えば、４ｍｍの細長い穴である。例えば、頂部吹出口１７０は、図１の左右方向の大きさが約５０ｍｍから約１００ｍｍであり、奥行方向の大きさは冷却空間２００の奥行方向の大きさとほぼ同じである。ファン１３０は、吸込口１８０を介して冷却空間２００における空気を吸い込み、配管１１０へ向けて空気を送風する。熱交換器１２０は、ファン１３０によって送風される空気の温度を調節し、当該空気を例えば冷却する。ここでは、熱交換器１２０は、ファン１３０が吸い込んだ空気が吐き出される側に設けられており、熱交換器１２０は、ファン１３０から送り込まれた空気を冷却する。配管１１０は、複数の吹出穴１４０に接続され、熱交換器１２０によって温度を調節された空気が通過する管である。具体的には、配管１１０の側面に設けられた穴と吹出穴１４０とが接続され、配管１１０を通過する冷却された空気は、吹出穴１４０から吹き出される。また、配管１１０の端部にある頂部吹出口１７０からも冷却された空気が吹き出される。頂部吹出口１７０から吹き出される風によって、ショーケース１００の前面（図１におけるショーケース１００の左側）にある例えば買い物客の移動用の通路部分の温度と、ショーケース１００内の冷却部分の温度とを異なるものとすることができる。言い換えると、頂部吹出口１７０から吹き出される風が壁となって冷気が通路部分へ漏れないようにすることができる。なお、以下では、頂部吹出口１７０を複数の吹出穴１４０と分けて説明するが、頂部吹出口１７０を吹出穴１４０の一種としてもよい。冷却空間２００は、頂部吹出口１７０および複数の吹出穴１４０から空気が吹き出される空間となる。空気は、ファン１３０、熱交換器１２０、配管１１０、吹出し穴１４０および頂部吹出口１７０、冷却空間２００、そして、吸込口１８０から再度ファン１３０へと循環し、食品が存在する部分において低温度を保つことが可能となっている。なお、配管１１０は、必ずしも管状になっている必要はなく、周囲が筺体等で囲まれた空間等、熱交換器１２０によって温度を調節された空気が通過する空間であれば特に限定されない。
【００２２】
冷却空間２００のうち、複数の棚１５０の周辺を一定温度に冷却する必要がある一方で、ショーケース１００の前面の例えば買い物客の移動用の通路部分においては冷却されないようにする必要がある。冷気が通路部分に漏れると、ファン１３０の冷気回収効率が低下し、また、買い物客を不快にさせるおそれがあるためである。そのため、ファン１３０の能力、熱交換器１２０の能力、複数の吹出穴１４０の位置および数、ならびに、複数の棚１５０の位置等を適切に設計する必要がある。このような適切な設計のために、冷却空間２００の温度分布のシミュレーションをすることで、設計の効率化等が可能となる。
【００２３】
また、ショーケース１００は、例えば複数の棚１５０の位置（高さ）を自由に変更できる等、カスタム設計が可能となっている。そのため、用途に応じて現場において設計変更がなされ得るため、現場で設計変更後の冷却空間２００の温度分布を短時間で解析できることが望まれる。詳細は後述するが、熱流体解析装置１によれば、このような熱流体解析を効率的に行うことができる。
【００２４】
次に、実施の形態に係る熱流体解析装置１の構成について、図２を用いて説明する。
【００２５】
図２は、実施の形態に係る熱流体解析装置１の構成図である。熱流体解析装置１は、物理モデル１１、第１算出部１２、入力部１３、二次元モデル２１、第１設定部２２、解析部２３、表示部２４、割当部３１、第２算出部３２および第２設定部３３を備える。
【００２６】
熱流体解析装置１は、例えば、プロセッサ、メモリおよびユーザインタフェース等を含むコンピュータである。メモリは、ＲＯＭ、ＲＡＭ等であり、プロセッサにより実行されるプログラムを記憶することができる。なお、熱流体解析装置１は、一つのメモリを有していてもよく、また、複数のメモリを有していてもよく、ここでは一つまたは複数のメモリをまとめてメモリと呼ぶ。物理モデル１１および二次元モデル２１は、メモリに記憶される。ユーザインタフェースは、キーボード、マウスまたはタッチパネル等の入力装置、および、ディスプレイ等の出力装置を含み、ＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ  Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を実現することができる。ＧＵＩについては、後述する図６から図８で説明する。入力部１３および表示部２４は、ユーザインタフェースの一例である。また、例えばプロセッサがプログラムに従って動作することにより、第１算出部１２、第１設定部２２、解析部２３、割当部３１、第２算出部３２および第２設定部３３を実現することができる。
【００２７】
物理モデル１１は、ファン１３０と、ファン１３０によって送風される空気の温度を調節する熱交換器１２０と、複数の吹出穴１４０に接続され、熱交換器１２０によって温度を調節された空気が通過する配管１１０と、に関する設計値を含む。また、物理モデル１１は、頂部吹出口１７０および吸込口１８０に関する設計値を含む。物理モデル１１は、例えば、熱、制御または機構といった物理現象を物理的な式で記述したものである。
【００２８】
入力部１３は、上記設計値を入力可能なユーザインタフェースであり、入力部１３に入力された上記設計値を用いて物理モデル１１が構築される。
【００２９】
第１算出部１２は、物理モデル１１によるシミュレーションを行うための機能構成要素であり、例えば、１Ｄ−ＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）と呼ばれる高速な計算能力を有するシミュレーション手法を用いてシミュレーションを行う。１Ｄ−ＣＡＥは、迅速に解析結果を得ることが要求される製品の構想段階において有用なシミュレーション手法となる。１Ｄ−ＣＡＥは、例えば物理モデル１１を用いたシミュレーション手法である。１Ｄ−ＣＡＥは、熱、制御または機構といった物理現象を数値化したものを物理的な式に代入するだけで、目的とする物理量を即座に算出することができることから、上述したように、ショーケース１００の設計に求められる即時性を満たす。
【００３０】
しかし、ショーケース１００の冷却空間２００の温度分布のように、熱をもった空気そのものが移動する現象の解析も含めて全てを１Ｄ−ＣＡＥで行う場合、１Ｄ−ＣＡＥの必要要素数が膨大となり、かえって即時性を満たすことができない場合がある。
【００３１】
そこで、第１算出部１２は、１Ｄ−ＣＡＥにとって不得手な冷却空間２００の温度分布自体のシミュレーションは行わない。一方で、第１算出部１２は、物理モデル１１を用いて複数の吹出穴１４０から吹き出される空気のそれぞれの風量を算出する。また、第１算出部１２は、物理モデル１１を用いて頂部吹出口１７０から吹き出される空気の風量および吸込口１８０に吸い込まれる空気の風量を算出する。第１算出部１２の動作の詳細については後述する図４および図５で説明する。
【００３２】
二次元モデル２１は、ある二次元空間を複数の有限個の要素（メッシュ）に分割したモデルである。例えば、冷却空間２００は、図３に示すように二次元モデル２１のメッシュによって表すことができる。
【００３３】
図３は、実施の形態に係る二次元モデル２１により表された冷却空間２００の一例を示す図である。例えば、メッシュは、１６ｍｍ角の正方形であり、メッシュの個数は９６×９６個となっている。なお、メッシュの大きさ、形状および個数はこれらに限らず、対象とする空間等に応じて適宜設定される。
【００３４】
第１設定部２２は、冷却空間２００の二次元モデル２１のメッシュに対応した少なくとも一つの仮想吹出穴を設定するための機能構成要素である。また、第１設定部２２は、冷却空間２００の二次元モデル２１のメッシュに対応した仮想頂部吹出口および仮想吸込口を設定する。なお、仮想頂部吹出口を仮想吹出穴の一種としてもよい。第１設定部２２の動作の詳細については後述する図４および図５で説明する。
【００３５】
解析部２３は、二次元モデル２１によるシミュレーションを行うための機能構成要素であり、例えば、差分法のＣＡＥ（２Ｄ−ＣＡＥと呼ぶ）を用いてシミュレーションを行う。２Ｄ−ＣＡＥは、ショーケース１００の冷却空間２００の温度分布のように、熱をもった空気そのものが移動する現象の解析を１Ｄ−ＣＡＥよりも短時間で行うことができる。熱流体の挙動は、以下の式１で示すナビエ−ストークスの式と、式２で示す連続の式とで表現できることが知られており、２Ｄ−ＣＡＥでは、これらの式の解を求める。
【００３６】
【数１】
2020085351.tif 000003
【００３７】
【数２】
2020085351.tif 000004
【００３８】
ここで、ｖは速度ベクトルであり、ｐは圧力であり、ρは空気密度であり、ｇは重力である。
【００３９】
表示部２４は、解析部２３の解析結果を表示可能なユーザインタフェースである。また、例えば、ＧＵＩのウィンドウ、メニュー、アイコン、チェックボックスまたは数値入力ボックス等が表示部２４に表示されてもよい。
【００４０】
割当部３１は、第１設定部２２によって設定された少なくとも一つの仮想吹出穴のそれぞれについて、一つの仮想吹出穴に対して複数の吹出穴１４０のうちの一つ以上の吹出穴１４０が割り当てられるように、複数の吹出穴１４０のそれぞれを割り当てる。また、割当部３１は、仮想頂部吹出口に対して頂部吹出口１７０を割り当て、仮想吸込口に対して吸込口１８０を割り当てる。
【００４１】
第２算出部３２は、複数の吹出穴１４０のそれぞれから吹き出される空気の風量に基づいて、少なくとも一つの仮想吹出穴から吹き出される空気のそれぞれの等価風量を算出する。また、第２算出部３２は、頂部吹出口１７０から吹き出される空気の風量に基づいて仮想頂部吹出口から吹き出される空気の等価風量を算出し、吸込口１８０に吸い込まれる空気の風量に基づいて仮想吸込口に吸い込まれる空気の等価風量を算出する。
【００４２】
第２設定部３３は、第２算出部３２によって算出されたそれぞれの等価風量に係る物理量を二次元モデル２１の解析パラメータとして設定する。
【００４３】
割当部３１、第２算出部３２および第２設定部３３は、冷却空間２００の温度分布を二次元モデル２１で解析するために、物理モデル１１の解析パラメータを二次元モデル２１の解析パラメータに変換するための機能構成要素である。割当部３１、第２算出部３２および第２設定部３３の動作の詳細については図４および図５を用いて説明する。
【００４４】
次に、熱流体解析装置１の動作について、図４および図５を用いて説明する。
【００４５】
図４は、実施の形態に係る熱流体解析装置１の動作の一例を示すフローチャートである。
【００４６】
図５は、実施の形態に係る熱流体解析装置１の動作の詳細を説明するための図である。図５の右側に、物理モデル１１のイメージ図を示し、左側に二次元モデル２１のイメージ図を示す。
【００４７】
まず、第１算出部１２は、物理モデル１１を用いて複数の吹出穴１４０から吹き出される空気のそれぞれの風量を算出する（ステップＳ１１）。複数の吹出穴１４０のそれぞれから吹き出される空気の風量は、ファン１３０の設計値としてファン１３０の前後の圧力差（Ｐ−Ｑ特性）、熱交換器１２０の設計値として熱交換器１２０の圧力損失、配管１１０の設計値として配管１１０の圧力損失および配管１１０の形状、ならびに、複数の吹出穴１４０のサイズ、位置および数量に応じて変化する。言い換えると、複数の吹出穴１４０のそれぞれから吹き出される空気の風量という物理現象は、これらの設計値を変数とする物理的な式で記述することができる。物理モデル１１は、これらの設計値を含む物理的な式となる。つまり、第１算出部１２は、これらの設計値に基づいて、複数の吹出穴１４０のそれぞれから吹き出される空気の風量を容易に算出することができる。なお、頂部吹出口１７０から吹き出される空気の風量及び吸込口１８０に吸い込まれる空気の風量も同じように容易に算出することができる。
【００４８】
次に、第１設定部２２は、冷却空間２００の二次元モデル２１のメッシュに対応した少なくとも一つの仮想吹出穴を設定する（ステップＳ１２）。第１設定部２２は、ショーケース１００に設けられている複数の吹出穴１４０のそれぞれの位置に対応する、二次元モデル２１上のメッシュを少なくとも一つの仮想吹出穴として設定する。なお、第１設定部２２が少なくとも一つの仮想吹出穴を設定するとは、少なくとも一つの仮想吹出穴を示す情報を取得することを意味する。同じように、第１設定部２２は、ショーケース１００に設けられている頂部吹出口１７０の位置に対応する二次元モデル２１上のメッシュを仮想頂部吹出口として設定し、吸込口１８０に対応する二次元モデル２１上のメッシュを仮想吸込口として設定する。図５に示すように、第１設定部２２は、例えば、二次元モデル２１の特定のメッシュを複数の仮想吹出穴２４１、２４２、２４３、２４４および２４５、仮想頂部吹出口２７０ならびに、仮想吸込口２８０として設定する。また、例えば、少なくとも一つの仮想吹出穴は、冷却空間２００に設けられた仕切り（複数の棚１５０）によって区画される領域に対応して設定される。二次元モデル２１では、複数の棚１５０が仮想棚２５１、２５２、２５３および２５４で表されている。複数の棚１５０によって区画される領域に対応する二次元モデル２１上のメッシュは、仮想棚２５１と仮想棚２５２との間のメッシュ、仮想棚２５２と仮想棚２５３との間のメッシュ、仮想棚２５３と仮想棚２５４との間のメッシュおよび仮想棚２５４とショーケースの食品陳列部分の底に対応する仮想底との間のメッシュとなる。二次元モデル２１のこれらのメッシュが複数の仮想吹出穴２４１、２４２、２４３、２４４および２４５として設定される。
【００４９】
次に、割当部３１は、少なくとも一つの仮想吹出穴のそれぞれについて、一つの仮想吹出穴に対して複数の吹出穴１４０のうちの一つ以上の吹出穴１４０が割り当てられるように、複数の吹出穴１４０のそれぞれを割り当てる（ステップＳ１３）。具体的には、割当部３１は、少なくとも一つの仮想吹出穴のそれぞれについて、一つの仮想吹出穴に対して複数の吹出穴１４０のうちの二つ以上の吹出穴１４０が割り当てられるように、複数の吹出穴１４０のそれぞれを割り当てる。同じように、割当部３１は、仮想頂部吹出口２７０に対して頂部吹出口１７０を割り当て、仮想吸込口２８０に対して吸込口１８０を割り当てる。
【００５０】
図５に示すように、例えば、ショーケース１００には、複数の吹出穴１４０として、吹出穴１４１ａ、１４１ｂ、１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃ、１４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃ、１４４ａ、１４４ｂ、１４５ａおよび１４５ｂが設けられている。吹出穴１４１ａおよび１４１ｂは、それぞれ互いに近い位置に（例えば１〜２ｍｍ間隔で）設けられている。吹出穴１４２ａ、１４２ｂおよび１４２ｃ、吹出穴１４３ａ、１４３ｂおよび１４３ｃ、吹出穴１４４ａおよび１４４ｂ、ならびに、吹出穴１４５ａおよび１４５ｂについても、それぞれ互いに近い位置に設けられている。割当部３１は、一つの仮想吹出穴２４１に対して複数の吹出穴１４０のうちの二つの吹出穴１４１ａおよび１４１ｂを割り当てる。同じように、割当部３１は、一つの仮想吹出穴２４２に対して三つの吹出穴１４２ａ、１４２ｂおよび１４２ｃを割り当て、一つの仮想吹出穴２４３に対して三つの吹出穴１４３ａ、１４３ｂおよび１４３ｃを割り当て、一つの仮想吹出穴２４４に対して二つの吹出穴１４４ａおよび１４４ｂを割り当て、一つの仮想吹出穴２４５に対して二つの吹出穴１４５ａおよび１４５ｂを割り当てる。
【００５１】
なお、一つの仮想吹出穴に対して一つの吹出穴１４０を割り当てることも可能である。しかし、例えば、本実施の形態では、一つの吹出穴１４０の長さが４ｍｍであるのに対して、メッシュが１６ｍｍ角の大きさであり、一つの仮想吹出穴に対して一つの吹出穴１４０を割り当てる場合、二次元モデル２１上の複数の吹出穴１４０に対応する箇所の周辺のメッシュの大きさを例えば４ｍｍ角程度に小さくする必要がある。メッシュの設計が複雑になったり、メッシュの大きさが細かくなったりするほど、二次元モデル２１の設計に時間を要し、また、二次元モデル２１を用いた計算にも時間を要することになる。一方で、例えば、二つまたは三つの互いに近い位置に設けられた吹出穴１４０は、例えば、メッシュの大きさである１６ｍｍ角の範囲に収まるようにショーケース１００に設けられているため、二つまたは三つの互いに近い位置に設けられた吹出穴１４０をまとめて二次元モデル２１上の一つの仮想吹出穴とみなすことができる。これにより、二次元モデル２１の設計に要する時間、および、二次元モデル２１を用いた計算に要する時間を抑制できる。なお、吹出穴１４４ａ、１４４ｂ、１４５ａおよび１４５ｂについては、これら４つ全てがメッシュの大きさである１６ｍｍ角の範囲に収まらないため、ここでは、吹出穴１４４ａおよび１４４ｂが一つの仮想吹出穴２４４に割り当てられ、吹出穴１４５ａおよび１４５ｂが一つの仮想吹出穴２４５に割り当てられている。なお、一つの仮想吹出穴に対して一つの吹出穴１４０が割り当てられてもよい。
【００５２】
次に、第２算出部３２は、第１算出部１２によって算出された複数の吹出穴１４０のそれぞれから吹き出される空気の風量に基づいて、少なくとも一つの仮想吹出穴（ここでは仮想吹出穴２４１〜２４５）から吹き出される空気のそれぞれの等価風量を算出する（ステップＳ１４）。例えば、仮想吹出穴２４１に着目して説明すると、第２算出部３２は、仮想吹出穴２４１から吹き出される空気の等価風量を、仮想吹出穴２４１に割り当てられた吹出穴１４１ａおよび１４１ｂのそれぞれから吹き出される空気の風量に基づいて算出する。具体的には、第２算出部３２は、吹出穴１４１ａから吹き出される空気の風量と、吹出穴１４１ｂから吹き出される空気の風量との和を仮想吹出穴２４１から吹き出される空気の等価風量と算出する。なお、等価風量の算出方法は、このような単純な和による算出方法でなくてもよく、状況等に応じて適宜選択される。同じように、他の仮想吹出穴２４２〜２４５から吹き出される空気の等価風量についても、仮想吹出穴２４２〜２４５にそれぞれ割り当てられた吹出穴１４０から吹き出される空気の風量に基づいて算出される。また、同じように、仮想頂部吹出口２７０から吹き出される空気の等価風量についても、頂部吹出口１７０から吹き出される空気の風量に基づいて算出され、仮想吸込口２８０に吸い込まれる空気の等価風量についても、吸込口１８０に吸い込まれる空気の風量に基づいて算出される。
【００５３】
そして、第２設定部３３は、第２算出部３２によって算出されたそれぞれの等価風量に係る物理量を二次元モデル２１の解析パラメータとして設定する（ステップＳ１５）。具体的には、第２設定部３３は、第２算出部３２によって算出されたそれぞれの等価風量に係る物理量を二次元モデル２１に出力する。これにより、二次元モデル２１上に配管１１０、熱交換器１２０およびファン１３０等に対応する仮想的な構成要素を形成することなく、二次元モデル２１に配管１１０、熱交換器１２０およびファン１３０等によって複数の吹出穴１４０から吹き出される空気の風量、頂部吹出口１７０から吹き出される空気の風量、および、吸込口１８０に吸い込まれる空気の風量を再現することが可能となる。つまり、製品の熱設計に関連する部分の全てについて二次元モデル２１を作成する必要がなく、冷却空間２００についての二次元モデル２１を作成し、そして、二次元モデル２１の仮想吹出穴（メッシュ）等に物理モデル１１を用いて算出された等価風量を対応付けるだけでよい。
【００５４】
このように、熱流体解析装置１によれば、物理モデル１１の解析パラメータを二次元モデル２１の解析パラメータに変換することができ、熱流体解析を効率的に行うことができる。
【００５５】
次に、熱流体解析装置１を用いたシミュレーションを行うためのＧＵＩについて、図６から図８を用いて説明する。
【００５６】
図６から図８は、実施の形態に係る熱流体解析装置１のＧＵＩの一例を示す図である。
【００５７】
図６は、吹出穴１４０の位置および数、棚１５０の位置および大きさ、ならびに、冷却空間２００の温度分布を監視する位置等を入力する画面である。
【００５８】
例えば、当該画面における「棚」と記載された部分のチェックボックスを操作することで、ショーケース１００に設けられる棚１５０の数を所望の数にでき、また、当該部分の高さおよび奥行きと記載された数値入力ボックスに数値を入力することで、ショーケース１００に設けられる棚１５０の位置および大きさを所望のものにできる。つまり、棚１５０の数、位置および大きさについての条件を様々に変えたときの冷却空間２００の温度分布を解析できるようになる。
【００５９】
例えば、当該画面における「スリット」と記載された部分のチェックボックスは、基本的には、「棚」と記載された部分のチェックボックスに対応してチェックされる。ここでは、「スリット」と記載された部分の１段目に着目して説明する。例えば、「棚」と記載された部分のチェックボックスの１段目のチェックボックスは、「スリット」と記載された部分のチェックボックスの１段目のチェックボックスに対応している。当該画面における「スリット」の１段目の数値入力ボックスは、１段目の「棚」に対応する棚１５０と２段目の「棚」に対応する棚１５０との間に設けられる吹出穴１４０の位置および数を入力するためのものである。例えば、１段目の「棚」に対応する棚１５０および２段目の「棚」に対応する棚１５０の位置に応じて、「スリット」の１段目の数値入力ボックスに入力できる上限が決定される。
【００６０】
例えば、当該画面における「温度モニタ点」と記載された部分のチェックボックスを操作することで、冷却空間２００の温度分布の監視点の数を所望の数にでき、また、当該部分の（ｙ）および（ｘ）と記載された数値入力ボックスに数値を入力することで、冷却空間２００のどのあたりを監視するかを設定できる。
【００６１】
当該画面へ各数値等を入力することで、二次元モデル２１において仮想的な冷却空間２００が例えば自動的に描かれ、図７に示すように表示される。
【００６２】
図７は、二次元モデル２１上に作成された仮想的な冷却空間２００の画面であり、例えば、図６に示す画面に数値等が入力されることで作成されたものである。
【００６３】
図６において設定した「棚」の１段目から４段目への数値の入力によって、二次元モデル２１上に仮想棚２５１〜２５４が作成される。また、図６において設定した「スリット」の１段目から４段目への数値の入力によって、二次元モデル２１上に仮想吹出穴２４１〜２４５が作成される。例えば、図６において、「スリット」の４段目の「数」の数値入力ボックスに４を入力したことに対して、二次元モデル２１上では、二つの仮想吹出穴２４４および２４５が作成されている。これは、二次元モデル２１のメッシュの予め定められた大きさおよびショーケース１００の吹出穴１４０の予め定められた大きさに基づいて、一つの仮想吹出穴（メッシュ）に対して複数の吹出穴１４０を割り当てることができる個数が判定されて、一つの仮想吹出穴では４つの吹出穴１４０を割り当てることができないと判定されたためである。例えば、当該判定は自動で行われる。つまり、図６に示す画面に吹出穴１４０の所望の数を入力するだけで、例えば二つの仮想吹出穴２４４および２４５のように、入力した吹出穴１４０の数に対応する仮想吹出穴が二次元モデル２１上においていくつかに分けて自動的に作成される。また、図６において設定した「頂部吹出」の長さへの数値の入力によって、二次元モデル２１上に仮想頂部吹出口２７０が作成され、図６において設定した「吸込口」の長さへの数値の入力によって、二次元モデル２１上に仮想吸込口２８０が作成される。
【００６４】
図６に示す画面に入力する数値を変更した場合、図７に示す画面の二次元モデル２１上での形状は、入力した数値に応じて自動的に変更される。したがって、このようなＧＵＩによって、シミュレーションについての専門知識を有さない設計者であっても、数値を入力するだけで、容易に二次元モデル２１の編集が可能となる。
【００６５】
また、当該仮想的な冷却空間２００には、図６において設定した温度モニタ点１〜５として、点２６１〜２６５が示されており、当該画面の下側にこれらの点における風速および風量が表示される。
【００６６】
そして、解析が開始されることで、冷却空間２００の温度分布が図８に示すように表示される。
【００６７】
図８は、冷却空間２００の温度分布を示す画面であり、時間の経過とともに各メッシュの温度が変化していく様子が表示される。
【００６８】
例えば、二次元モデル２１は非定常解析モデルであり、解析部２３は、解析結果に係る物理量の時間ステップ間の差分を算出し、算出された差分が所定値以下となった場合に解析を終了する。つまり、ある程度時間が経過して、特定のメッシュにおける温度または複数のメッシュにおける温度の平均値等が変化しなくなった場合に、解析が終了する。なお、設計者が図８に示す画面を見ながら、例えば十分な結果が得られた場合等に手動で解析を終了させてもよいし、一定の時間が経過したときに解析を自動で終了させるようにしてもよい。
【００６９】
なお、図６から図８に示す画面が並べられて一つの画面として表示されてもよい。一つの画面として表示されることで、設計者は、入力した数値を確認しながら、当該数値に対応して変化する二次元モデル２１上の形状を確認したり、そのときの解析結果を確認したりすることができる。
【００７０】
なお、本発明は、熱流体解析装置１として実現できるだけでなく、熱流体解析装置１を構成する各構成要素が行うステップ（処理）を含む熱流体解析方法として実現できる。
【００７１】
具体的には、熱流体解析方法は、複数の吹出穴１４０から空気が吹き出される空間（冷却空間２００）の温度分布および流速分布の少なくとも一方を二次元モデル２１または三次元モデルで解析する熱流体解析方法である。図４に示すように、熱流体解析方法は、ファン１３０と、ファン１３０によって送風される空気の温度を調節する熱交換器１２０と、複数の吹出穴１４０に接続され、熱交換器１２０によって温度を調節された空気が通過する配管１１０と、に関する設計値を含む物理モデル１１を用いて複数の吹出穴１４０から吹き出される空気のそれぞれの風量を算出し（ステップＳ１１）、冷却空間２００の二次元モデル２１または三次元モデルのメッシュに対応した少なくとも一つの仮想吹出穴を設定し（ステップＳ１２）、少なくとも一つの仮想吹出穴のそれぞれについて、一つの仮想吹出穴に対して複数の吹出穴１４０のうちの一つ以上の吹出穴が割り当てられるように、複数の吹出穴１４０のそれぞれを割り当て（ステップＳ１３）、複数の吹出穴１４０のそれぞれから吹き出される空気の風量に基づいて、少なくとも一つの仮想吹出穴から吹き出される空気のそれぞれの等価風量を算出し（ステップＳ１４）、それぞれの等価風量に係る物理量を二次元モデル２１または三次元モデルの解析パラメータとして設定する（ステップＳ１５）。
【００７２】
空間（冷却空間２００）の温度分布および流速分布の少なくとも一方を解析するに当たり、複数の吹出穴１４０から冷却空間２００へ吹き出される空気の風量の算出が必要になるが、当該風量については、二次元モデル２１または三次元モデルが用いられず、物理現象を物理的な式で記述できる物理モデル１１が用いられる。物理モデル１１による当該風量の算出は、物理的な式への数値の代入等の簡単な計算により行うことができるため、当該風量の算出には時間を要しない。そして、仮想吹出穴に対して一つ以上の吹出穴１４０が割り当てられ、上記風量から等価風量が算出され、等価風量に係る物理量を二次元モデル２１または三次元モデルの解析パラメータとして設定されることで、物理モデル１１の解析パラメータを二次元モデル２１または三次元モデルの解析パラメータに変換することができる。このため、ファン１３０、熱交換器１２０および配管１１０についての二次元モデル２１または三次元モデルを作成して熱流体解析を行う必要がなくなり、二次元モデル２１または三次元モデルの設計に要する時間、および、二次元モデル２１または三次元モデルを用いた計算に要する時間を抑制できる。例えば、ファン１３０、熱交換器１２０および配管１１０を含めて全て三次元モデルを用いて設計および計算をする場合と比べて、１０分の１以下の時間短縮が可能となった（より具体的には、８２０分要していたものを３３分に短縮できた）。このように、熱流体解析を効率的に行うことができ、例えば、試作回数の削減および工数の削減等のコストダウンが可能となる。
【００７３】
また、前記割り当て（ステップＳ１３）では、少なくとも一つの仮想吹出穴のそれぞれについて、一つの仮想吹出穴に対して複数の吹出穴１４０のうちの二つ以上の吹出穴１４０が割り当てられるように、複数の吹出穴１４０のそれぞれを割り当ててもよい。
【００７４】
例えば、一つ仮想吹出穴に対して一つの吹出穴１４０が割り当てられる場合、二次元モデル２１または三次元モデル上の複数の吹出穴１４０に対応する箇所の周辺のメッシュの大きさを細かく設定する必要があり、メッシュの設計が複雑になったり、メッシュの大きさが細かくなったりするほど、二次元モデル２１または三次元モデルの設計に時間を要し、また、二次元モデル２１または三次元モデルを用いた計算にも時間を要することになる。そこで、一つの仮想吹出穴に対して二つ以上の吹出穴１４０が割り当てられることで、より時間短縮が可能となり、熱流体解析をより効率的に行うことができる。
【００７５】
また、少なくとも一つの仮想吹出穴は、冷却空間２００に設けられた仕切り（棚１５０）によって区画される領域に対応して設定されてもよい。
【００７６】
これによれば、シミュレーションの条件を実際の状態に近づけることができ、温度分布および流速分布の少なくとも一方の解析の精度を高めることができる。
【００７７】
また、二次元モデル２１または三次元モデルは非定常解析モデルであり、熱流体解析方法は、解析結果に係る物理量の時間ステップ間の差分を算出し、算出された差分が所定値以下となった場合に解析を終了することをさらに含んでいてもよい。
【００７８】
これによれば、実行中のシミュレーションが定常状態となったタイミングにおいて、自動的に解析を終了させることができ、設計者の利便性を高めることができる。
【００７９】
また、熱流体解析装置１は、複数の吹出穴１４０から空気が吹き出される空間（冷却空間２００）の温度分布および流速分布の少なくとも一方を二次元モデル２１または三次元モデルで解析する装置である。熱流体解析装置１は、ファン１３０と、ファン１３０によって送風される空気の温度を調節する熱交換器１２０と、複数の吹出穴１４０に接続され、熱交換器１２０によって温度を調節された空気が通過する配管１１０と、に関する設計値を含む物理モデル１１を用いて複数の吹出穴１４０から吹き出される空気のそれぞれの風量を算出する第１算出部１２と、冷却空間２００の二次元モデル２１または三次元モデルのメッシュに対応した少なくとも一つの仮想吹出穴を設定する第１設定部２２と、少なくとも一つの仮想吹出穴のそれぞれについて、一つの仮想吹出穴に対して複数の吹出穴１４０のうちの一つ以上の吹出穴が割り当てられるように、複数の吹出穴１４０のそれぞれを割り当てる割当部３１と、複数の吹出穴１４０のそれぞれから吹き出される空気の風量に基づいて、少なくとも一つの仮想吹出穴から吹き出される空気のそれぞれの等価風量を算出する第２算出部３２と、それぞれの等価風量に係る物理量を二次元モデル２１または三次元モデルの解析パラメータとして設定する第２設定部３３と、を備える。
【００８０】
これによれば、熱流体解析を効率的に行うことができる熱流体解析装置１を提供できる。
【００８１】
（その他の実施の形態）
以上、実施の形態に係る熱流体解析方法および熱流体解析装置１について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
【００８２】
例えば、上記実施の形態では、物理モデル１１、第１算出部１２、入力部１３、二次元モデル２１、第１設定部２２、解析部２３、表示部２４、割当部３１、第２算出部３２および第２設定部３３は、一つの熱流体解析装置１に配置されたが、これに限らず、それぞれ別体の複数の装置に分散して配置されていてもよい。これについて、図９および図１０を用いて説明する。
【００８３】
図９は、その他の実施の形態に係る熱流体解析システム１ａの構成図である。
【００８４】
熱流体解析システム１ａは、第１解析装置１０、第２解析装置２０および変換装置３０を備える。熱流体解析システム１ａでは、熱流体解析装置１における物理モデル１１、第１算出部１２および入力部１３が第１解析装置１０に配置され、二次元モデル２１、第１設定部２２、解析部２３および表示部２４が第２解析装置２０に配置され、割当部３１、第２算出部３２および第２設定部３３が変換装置３０に配置されている。
【００８５】
第１解析装置１０は、物理モデル１１によるシミュレーションを行うための装置であり、第２解析装置２０は、二次元モデル２１によるシミュレーションを行うための装置である。変換装置３０は、冷却空間２００の温度分布を二次元モデル２１で解析するために、物理モデル１１の解析パラメータを二次元モデル２１の解析パラメータに変換するための装置である。このように、熱流体解析装置１における各構成要素が複数の装置に分散して配置されてもよい。
【００８６】
図１０は、その他の実施の形態に係る熱流体解析システム１ａの動作の一例を示すシーケンス図である。基本的には、熱流体解析装置１の動作と同じであり、熱流体解析装置１の動作の説明と重複する部分はあるが、以下、熱流体解析システム１ａの動作について簡単に説明する。
【００８７】
第１解析装置１０は、ファン１３０、熱交換器１２０および配管１１０に関する設計値を取得する（ステップＳ１０１）。例えば、入力部１３に当該設計値が入力されることで、第１解析装置１０は、当該設計値を取得する。
【００８８】
第２解析装置２０は、冷却空間２００の二次元モデル２１のメッシュに対応した少なくとも一つの仮想吹出穴を設定する（ステップＳ１０２）。
【００８９】
変換装置３０は、第２解析装置２０において設定された少なくとも一つの仮想吹出穴のそれぞれについて、一つの仮想吹出穴に対して複数の吹出穴１４０のうちの一つ以上の吹出穴１４０が割り当てられるように、第１解析装置１０において取得された設計値に含まれる複数の吹出穴１４０のそれぞれを割り当てる（ステップＳ１０３）。
【００９０】
第１解析装置１０は、取得した設計値を含む物理モデル１１を用いて複数の吹出穴１４０から吹き出される空気のそれぞれの風量を算出する（ステップＳ１０４）。
【００９１】
変換装置３０は、第１解析装置１０によって算出された複数の吹出穴１４０のそれぞれから吹き出される空気の風量に基づいて、少なくとも一つの仮想吹出穴から吹き出される空気のそれぞれの等価風量を算出する（ステップＳ１０５）。
【００９２】
変換装置３０は、算出したそれぞれの等価風量に係る物理量を二次元モデル２１の解析パラメータとして設定する（ステップＳ１０６）。
【００９３】
第２解析装置２０は、変換装置３０によって、上記等価風量に係る物理量が解析パラメータとして設定された二次元モデル２１を用いて解析を実行する（ステップＳ１０７）。
【００９４】
そして、第２解析装置２０は、例えば、解析結果に係る物理量の時間ステップ間の差分を算出し、算出された差分が所定値以下となった場合に解析を終了する（ステップＳ１０８）。
【００９５】
変換装置３０は、物理モデル１１の解析パラメータの、二次元モデル２１または三次元モデルの解析パラメータへの変換に関する特徴的な構成要素を備えているため、本発明は、熱流体解析装置１として実現できるだけでなく、変換装置３０、さらには、変換装置３０を構成する各構成要素が行うステップ（処理）を含む変換方法として実現できる。
【００９６】
具体的には、変換方法は、複数の吹出穴１４０から空気が吹き出される空間（冷却空間２００）の温度分布および流速分布の少なくとも一方を二次元モデル２１または三次元モデルで解析するために、ファン１３０と、ファン１３０によって送風される空気の温度を調節する熱交換器１２０と、複数の吹出穴１４０に接続され、熱交換器１２０によって温度を調節された空気が通過する配管１１０と、に関する設計値を含む物理モデル１１の解析パラメータを二次元モデル２１または三次元モデルの解析パラメータに変換する変換方法である。図４に示すように、変換方法は、冷却空間２００の二次元モデル２１または三次元モデルのメッシュに対応した少なくとも一つの仮想吹出穴のそれぞれについて、一つの仮想吹出穴に対して複数の吹出穴１４０のうちの一つ以上の吹出穴が割り当てられるように、複数の吹出穴１４０のそれぞれを割り当て（ステップＳ１３）、物理モデル１１を用いて算出された複数の吹出穴１４０から吹き出される空気のそれぞれの風量に基づいて、少なくとも一つの仮想吹出穴から吹き出される空気のそれぞれの等価風量を算出し（ステップＳ１４）、それぞれの等価風量に係る物理量を二次元モデル２１または三次元モデルの解析パラメータとして設定する（ステップＳ１５）。
【００９７】
これによれば、熱流体解析を効率的に行うことができる変換方法を提供できる。
【００９８】
また、変換装置３０は、複数の吹出穴１４０から空気が吹き出される空間（冷却空間２００）の温度分布および流速分布の少なくとも一方を二次元モデル２１または三次元モデルで解析するために、ファン１３０と、ファン１３０によって送風される空気の温度を調節する熱交換器１２０と、複数の吹出穴１４０に接続され、熱交換器１２０によって温度を調節された空気が通過する配管１１０と、に関する設計値を含む物理モデル１１の解析パラメータを二次元モデル２１または三次元モデルの解析パラメータに変換する装置である。変換装置３０は、冷却空間２００の二次元モデル２１または三次元モデルのメッシュに対応した少なくとも一つの仮想吹出穴のそれぞれについて、一つの仮想吹出穴に対して複数の吹出穴１４０のうちの一つ以上の吹出穴１４０が割り当てられるように、複数の吹出穴１４０のそれぞれを割り当てる割当部３１と、物理モデル１１を用いて算出された複数の吹出穴１４０から吹き出される空気のそれぞれの風量に基づいて、少なくとも一つの仮想吹出穴から吹き出される空気のそれぞれの等価風量を算出する算出部（第２算出部３２）と、それぞれの等価風量に係る物理量を二次元モデル２１または三次元モデルの解析パラメータとして設定する設定部（第２設定部３３）と、を備える。
【００９９】
これによれば、熱流体解析を効率的に行うことができる変換装置３０を提供できる。
【０１００】
例えば、熱流体解析方法および変換方法におけるステップは、コンピュータ（コンピュータシステム）によって実行されてもよい。そして、本発明は、それらの方法に含まれるステップを、コンピュータに実行させるためのプログラムとして実現できる。さらに、本発明は、そのプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等である非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体として実現できる。なお、記録媒体は、非一時的なものでなくてもよい。
【０１０１】
例えば、本発明が、プログラム（ソフトウェア）で実現される場合には、コンピュータのＣＰＵ、メモリ及び入出力回路等のハードウェア資源を利用してプログラムが実行されることによって、各ステップが実行される。つまり、ＣＰＵがデータをメモリ又は入出力回路等から取得して演算したり、演算結果をメモリ又は入出力回路等に出力したりすることによって、各ステップが実行される。
【０１０２】
また、上記実施の形態の熱流体解析装置１および変換装置３０に含まれる各構成要素は、専用又は汎用の回路として実現されてもよい。
【０１０３】
また、上記実施の形態の熱流体解析装置１および変換装置３０に含まれる各構成要素は、集積回路（ＩＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）であるＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）として実現されてもよい。
【０１０４】
また、集積回路はＬＳＩに限られず、専用回路又は汎用プロセッサで実現されてもよい。プログラム可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、又は、ＬＳＩ内部の回路セルの接続及び設定が再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサが、利用されてもよい。
【０１０５】
さらに、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて、熱流体解析装置１および変換装置３０に含まれる各構成要素の集積回路化が行われてもよい。
【０１０６】
その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【０１０７】
１  熱流体解析装置
１ａ  熱流体解析システム
１０  第１解析装置
１１  物理モデル
１２  第１算出部
１３  入力部
２０  第２解析装置
２１  二次元モデル
２２  第１設定部
２３  解析部
２４  表示部
３０  変換装置
３１  割当部
３２  第２算出部（算出部）
３３  第２設定部（設定部）
１００  ショーケース
１１０  配管
１２０  熱交換器
１３０  ファン
１４０、１４１ａ、１４１ｂ、１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃ、１４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃ、１４４ａ、１４４ｂ、１４５ａ、１４５ｂ  吹出穴
１５０  棚
１７０  頂部吹出口
１８０  吸込口
２００  冷却空間（空間）
２４１、２４２、２４３、２４４、２４５  仮想吹出穴
２５１、２５２、２５３、２５４  仮想棚
２６１、２６２、２６３、２６４、２６５  点
２７０  仮想頂部吹出口
２８０  仮想吸込口
【図１】
2020085351.tif 000005
【図２】
2020085351.tif 000006
【図３】
2020085351.tif 000007
【図４】
2020085351.tif 000008
【図５】
2020085351.tif 000009
【図６】
2020085351.tif 000010
【図７】
2020085351.tif 000011
【図８】
2020085351.tif 000012
【図９】
2020085351.tif 000013
【図１０】
2020085351.tif 000014
【国際調査報告】
2020085351.tif 000015
2020085351.tif 000016
2020085351.tif 000017
2020085351.tif 000018