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数値流体力学(計算流体力学)


computational fluid dynamics

 数値流体力学では,まず実在の流れに対して近似あるいは流れモデルを用いて基礎方程式を導き,さらに各種数値スキームを用いて基礎方程式を離散化することによって代数式に表現する.これの式を計算アルゴリズムを用いてコンピュータ上で解析することにより,流れの物理現象を再現する.第一ステップである近似あるいはモデル化に関しては,解析対象あるいは使用する計算機能力に合わせてモデル化を行う必要がある.特に複雑な乱流や特殊流れでは,流れモデルが非常に重要であり,結果の妥当性を左右する.第二ステップである数値スキームについては,離散化の手法として有限差分法,有限要素法,境界積分法,渦法,スペクトル法などがあり,流れの物理現象あるいは形状によって使い分けられている.また,数値アルゴリズムは,代数方程式を効率・精度良く解析するための重要な分野である.最後のステップであるコンピュータ上での計算については,解析実行前の前処理として格子生成や要素分割を行う.そして,解析実行後の結果をCG処理システムによって後処理し,等高線,ベクトルあるいはアニメーション表示することにより,流れの現象をより詳細に把握することができる.