計算用數據生成裝置、計算用數據生成方法及計算用數據生成程序制造方法及圖紙

生成進行數值解析時的計算用數據。具備：基于存儲在參數存儲單元中的參數，定義將包含對象物體的解析區域內分割成多個長方體的體素數據，對于各體素，賦予體素屬性，存儲在體素數據存儲單元中的單元；使用體素的中心點，生成比體素的個數少的初始點數據，存儲在初始點數據存儲單元中的單元；基于存儲在體素數據存儲單元中的各體素的屬性和存儲在初始點數據存儲單元中的初始點數據，在對象物體內定義由多個體素構成的分割區域，并將定義的分割區域數據存儲在分割區域數據存儲單元中的單元；基于存儲在分割區域數據存儲單元中的分割區域數據，生成各分割區域的邊界面數據，將該邊界面數據作為計算用數據而存儲在計算用數據存儲單元中的單元。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及生成用于進行數值解析的計算用數據的計算用數據生成裝置、計算用數據生成方法及計算用數據生成程序。
技術介紹
以往，作為用于通過數值解析求出流速分布、應力分布及熱分布等的數值解析方法，已知有例如有限元法、有限體積法、體素法及粒子法。這種數值解析方法通常由預處理、解算處理、后處理構成。并且，在預處理中生成計算用數據模型，在解算處理中使用該計算用數據模型及離散化的控制方程式(以下，稱為離散化控制方程式)進行上述物理量的計笪ο以往的有限體積法例如將解析區域分割成多個區`域，使用各分割區域的體積、相鄰的分割區域的邊界面的面積及該邊界面的法線向量，計算各分割區域中的物理量。在有限體積法中，在預處理中，生成包括各分割區域的頂點的坐標(Vertex)的計算用數據模型(通常，稱為網格)，在解算處理中，使用該計算用數據模型包含的Vertex等，算出前述的分割區域的體積、邊界面的面積及邊界面的法線向量，使用這些值進行物理量的計算。Vertex是用于規定分割區域的幾何學形狀的量。由此，可以說在有限體積法中，在解算處理中，使用分割區域的幾何學形狀，進行分割區域的體積、邊界面的面積及邊界面的法線向量的計笪ο此外，在有限體積法中，也可以具有相鄰的分割區域中的頂點共有的條件部分不滿足的部分。因此，在有限體積法中，對于分割區域的制約有時稍緩和，但利用的解析要素類型限定為例如四面體要素、六面體要素、三棱柱要素、棱錐體要素等。此外，如專利文獻I所示，也提出了并未限定解析要素類型的有限體積法。但是，即使是這種未限定解析要素類型的有限體積法，也與前述的以往的有限體積法同樣地，在預處理中，生成包含各分割區域的頂點的坐標(Vertex)的計算用數據模型，在解算處理中，使用該計算用數據模型包含的Vertex等進行物理量的計算。另外，有限元法眾所周知那樣是使用插補函數來算出各分割區域中的物理量的方法，但與有限體積法同樣地，在解算處理中，使用由Vertex等規定的分割區域的幾何學形狀。體素法及粒子法與有限元法或有限體積法相比，是能夠容易地生成計算用數據模型的數值解析方法。體素法是生成通過基本上同一尺寸的長方體形狀的多個體素(正交格子)對解析區域進行定義的體素數據作為計算用數據模型，并進行使用了該體素數據的物理量計算由此來進行數值解析的方法。作為體素法，大體分為使用基于加權殘值積分法的控制方程式的加權殘值積分法類型和使用例如細胞自動機模型或格子玻爾茲曼模型等的非積分法類型。并且，根據該體素法，作為體素數據，不需要Vertex等。根據這種體素法，通過體素對解析區域進行分割，由此能夠容易地定義解析區域，在短時間內能夠生成計算用數據模型。另一方面，粒子法是生成通過多個粒子對解析區域進行定義的粒子數據作為計算用數據模型，進行使用了該粒子數據的物理量計算，由此進行數值解析的方法。粒子法在非積分法類型中利用粒子間相互作用模型作為控制方程式。在粒子法中，由于沒有分割區域，因此不需要Vertex等。根據這種粒子法，通過在解析區域例如均勻地配置粒子而能夠容易地定義解析區域，從而能夠在短時間內生成計算用數據模型。在先技術文獻專利文獻專利文獻1:美國專利申請公開第2008/0021684號說明書專利技術的概要如以往的有限元法或有限體積法等數值解析方法那樣，在解算處理中使用分割區域的幾何學形狀時，當然對于計算用數據模型，必須具有表示分割區域的幾何學形狀的數據。為了對分割區域的幾何學形狀進行定義，除了 Vertex之外，還需要頂點的連結信息(Connectivity of Vertex,以下簡稱為Connectivity)。因此,在有限元法或有限體積法中，計算用數據模型需要具有Vertex和Connectivity。需要說明的是，具體而言，Connectivity通過對于全分割區域的頂點依次標注的整體節點編號與在一個分割區域內對于頂點依次標注的局部節點編號的對應信息來定義。這種具有Vertex和Connectivity的計算用數據模型眾所周知那樣生成中需要非常龐大的作業。例如，在有限元法所使用的計算用數據模型中，如附圖說明圖1所示，需要以滿足相鄰的分割區域必須共有Vertex這樣的條件的方式生成計算用數據模型，為了使全部的分割區域滿足該條件而需要非常龐大的時間。另一方面，如圖2所示，在有限體積法中使用的計算用數據模型能夠容許在相鄰的分割區域不共有的Vertex的存在，與有限元法相比，網格生成的自由度相應地增加。然而，在有限體積法中，需要在不共有的Vertex至少存在于相鄰的分割區域的邊上、另外通常與預先設定了分割區域的形狀的解析要素類型一致這樣的條件中生成計算用數據模型，網格生成的自由度并不高。另外,近年來,對于從三維CAD (Computer Aided Design)數據等三維形狀數據提取的解析區域進行數值解析。然而，三維形狀數據不是在數值解析用中形成的數據，包括表示面的重疊、面的交叉、面間的間隙、微小孔等的數據，包括較多的不適合于具有Vertex和Connectivity的計算用數據模型的生成的條件。因此,為了能夠生成具有這些Vertex和Connectivity的計算用數據模型而需要修正或變更三維形狀數據。并且，為了修正或變更三維形狀數據以能夠生成具有Vertex和Connectivity的計算用數據模型,有必要進行需要經驗或反復試驗的非常龐大的人工作業。這是在實際應用中利用有限元法或有限體積法時的較大的問題。另外，如有限體積法那樣在解算處理中進行分割區域的體積、邊界面的面積及邊界面的法線向量的計算時，解算處理中的計算量進一步增加，解算處理中的計算負荷進一步增大。在體素法中，雖然在短時間內能夠生成計算用數據模型，但在以下的點上存在問題。體素法基本上由解析區域為全部相同尺寸的體素(正交格子)來定義。通常，在有限元法或有限體積法中，通過將要得到更高解析精度的區域的要素尺寸(分割區域的尺寸)較小地設定而對于該區域進行準確的物理量計算，而且通過將其他區域的要素尺寸較大地設定而減少該區域的計算負荷。然而，在體素法中，由于全部的體素基本上為相同尺寸，因此在較小地設定體素時，計算負荷非常大，在較大地設定體素時，解析精度變差。另外，在體素法中，需要通過排列同一尺寸的體素(正交格子)來定義解析區域，因此在與外部區域的邊界附近無法使解析區域平滑而有時成為階梯狀。即，實際上即使在要解析的區域具有斜面或曲面等的情況下，在體素數據中該區域也表示為階梯狀。因此，體素法中的解析區域形狀實際上與要解析的區域形狀不同，解析精度變差。相對于此，提出了將體素數據的階梯狀的區域沿著實際上要解析的區域具有的斜面或曲面進行切斷(邊界校正)的被稱為切割單元法的改良方法。然而，根據該改良方法，通過該邊界校正容易生成非常小的分割區域，在生成這種小的分割區域時，會導致解析精度的惡化。而且，在該改良方法中，在切割單元的形成用及解算處理中，利用Vertex。如以上那樣，在未進行邊界校正的體素法中，雖然不需要Vertex等，但體素的生成、即所謂網格生成中存在極限。即，當要得到充分的解析精度時，體素的數目增加，解算處理中的計算負荷也增加，成為問題。而且，在進行邊界校正的體素法的改良方法中，作為結果，需要Ve本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.08.24 JP 2010-187309;2010.12.21 JP 2010-284871.一種計算用數據生成裝置，其特征在于，具備: 面片數據存儲單元，存儲有以多個多邊形來表現進行數值解析的對象物體而得到的面片數據； 參數存儲單元，存儲進行所述數值解析所需的參數； 體素數據存儲單元，存儲將包含所述對象物體的解析區域內分割成多個長方體而得到的體素數據； 體素數據生成單元，基于存儲在所述參數存儲單元中的所述參數，定義所述體素數據，對于各體素，賦予體素屬性，并將所述體素數據存儲在所述體素數據存儲單元中； 初始點數據存儲單元，存儲用于進行所述解析區域內的區域分割的初始點數據； 初始點數據生成單元，使用所述體素的中心點，生成比所述體素的個數少的所述初始點數據，并將所述初始點數據存儲在所述初始點數據存儲單元中； 分割區域數據存儲單元，存儲將所述對象物體分割成多個分割區域而得到的分割區域數據； 分割區域數據生成單元，基于存儲在所述體素數據存儲單元中的各體素的屬性和存儲在所述初始點數據存儲單元中的所述初始點數據，在所述對象物體內，定義由多個所述體素構成的分割區域，并將經定義而得到的所述分割區域數據存儲在所述分割區域數據存儲單元中； 計算用數據存儲單元，存儲用于進行所述數值解析的計算用數據； 計算用數據生成裝置，基于存儲在所述分割區域數據存儲單元中的所述分割區域數據，生成各分割區域的邊界面數據，將該邊界面數據作為所述計算用數據而存儲在所述計算用數據存儲單元中。2.根據權利要求1所述的計算用數據生成裝置，其特征在于， 所述分割區域數據生成單元從存儲在所述初始點數據存儲單元中的所述初始點數據中，選擇距各體素的中心點的距離最近的初始點，確定各體素所屬的分割區域，從而生成所述分割區域。3.根據權利要求1所述的計算用數據生成裝置，其特征在于， 所述分割區域數據生成單元定義由與規定的軸垂直的所述體素的邊界面構成的切割面和以各個所述初始點為中心的球體的交叉的截面，根據該截面，對應于距所述初始點的距離來定義高度不同的位勢立體，基于對該位勢立體進行三維的消隱處理而描繪出的圖像數據，對于所述解析區域內的全部的所述切割面進行定義所述切割面上的分割區域的處理，從而生成所述分割區域。4.根據權利要求1 3中任一項所述的計算用數據生成裝置，其特征在于， 所述初始點數據生成單元根據存儲在所述面片數據存儲單元中的所述面片數據和存儲在所述體素數據存儲單元中的所述體素數據，選擇位于所述對象物體內部的所述體素的內側體素，定義所述內側體素中的不存在相鄰的體素的內側體素所內接的球，在所述球上定義球上點，并且在所述對象物體的壁上定義壁上點，在成對的所述球上點與所述壁上點之間定義分割點，將該分割點和所述體素的中心點作為所述初始點。5.一種計算用數據生成方法，是計算用數據生成裝置中的計算用數據生成方法，所述計算用數據生成裝置具備: 面片數據存儲單元，存儲有以多個多邊形來表現進行數值解析的對象物體而得到的面片數據；參數存儲單元，存儲進行所述數值解析所需的參數；體素數據存儲單元，存儲將包含所述對象物體的解析區域內分割成多個長方體而得到的體素數據；初始點數據存儲單元，存儲用于進行所述解析區域內的區域分割的初始點數據；分割區域數據存儲單元，存儲將所述對象物體分割成多個分割區域而得到的分割區域數據；計算用數據存儲單元，存儲用于進行所述數值解析的計算用數據，所述計算用數據生成方法的特征在于，包括: 體素數據生成步驟，基于存儲在所述參數存儲單元中的所述參數，定義所述體素數據，對于各體素，賦予體素屬性，并將所述體素數據存儲在所述體素數據存儲單元中； 初始點數據生成步驟，使用所述體素的中心點，生成比所述體素的個數少的所述初始點數據，并將所述初始點數據存儲在所述初始點數據存儲單元中； 分割區域數據生成步驟，基于存儲在所述體素數據存儲單元中的各體素的屬性和存儲在所述初始點數據存儲單元中的所述初始點數據，在所述對象物體內，定義由多個所述體素構成的分割區域，并將經定義而得到的所述分割區域數據存儲在所述分割區域數據存儲單元中； 計算用數據生成步驟，基于存...

【專利技術屬性】
技術研發人員：植村健，柳原一貴，齊藤恒洋，
申請(專利權)人：旭硝子株式會社，
類型：
國別省市：