35．粒子法による流体解析の統合環境

• 研究期間: 2001～2003
• 研究担当者: 向井章恵; 樽屋啓之; 中 達雄; 田中良和
• 発行年度: 2003
• 要約: 粒子法による流体解析において、形状境界をCADによって製図したデータ（DXF形式）があれば、ビジュアルな実行画面をマウスとキーボードで操作することによって、解析に必要な全プロセスを一貫して行うことができる統合環境である。
• 背景・ねらい: 計算結果の表示や整理方法などをこれまで解析する者が各自で対処していた。ここでは、これらの問題を解決し効率的に解析できる統合環境の開発を目的とする。

成果の内容・特徴

1. 　 粒子法の流れ数値解析の全プロセス（前処理、解析、後処理）を行うことができる（図１）。
   
2. 　複数の種類の粒子を出力することができる。粒子の種類は、壁面粒子（構造物を表す粒子）、流体粒子（流れ解析を行う計算点）、および圧力壁面粒子（流体粒子とともに圧力を計算する壁面粒子）である。流体粒子は密度の異なる粒子を出力することができるため、混相流の解析が可能である。
   
3. 　複数の種類の粒子配置を行うことができる（図２）。
   
4. 　流入境界における処理を行うことができる（図３）。前処理において出力した流入する粒子に関する情報に基づき、解析において流入する流体粒子を生成する。
   
5. 　流出境界における処理を行うことができる（図４）。前処理において出力した流出領域の情報に基づき、解析において流出した流体粒子をダミー粒子へ変換する。ダミー粒子は、流入粒子として再利用される。
   
6. 　3次元CGを利用した静止画と動画による可視化が可能である。スカラ量は粒子の色で、ベクトル量は矢印の長さと色で描画する。静止画はJava3D、動画はOpenGLライブラリが使用されているため、ポリゴン描画のコード修正が容易である。
   
7. 　解析結果から、粒子の追跡や空間的な状態量の平均などの情報を整理し、CSV形式へ出力し、Excelによってデータ整理ができる。
   
8. 　マウスとキーボードによる操作のみで処理を行うことができる（図５）。

成果の活用面・留意点

1. WindowsとLinuxで動作確認済みである。
   
2. ソルバーは越塚^(注)によるコードをオリジナルとし、セル分割法へ改良している。
   
3. 研究目的の用途に限り、使用許諾書の承認を条件としてコードの無償提供を行う。

注）Seiich Koshizuka, Yoshiaki Oka : Moving-Particle Semi-implicit Method for Fragmentation of Incompressible Fluid, NUCLEAR SCIENCE AND ENGINEERING, 123, 1996, pp.421-434.