粒子法シミュレーション

FLUIDSISTA（フルードジスタ）は自由表面流れや流体の分裂・合体を安定に精度良く解析できる流体シミュレーションシステムです。メッシュを必要としないため解析データ作成において煩雑なメッシュ生成の作業がありません。ポリゴンで構成される形状データを入力するだけで粒子データへの変換から流体シミュレーションの実行・結果の評価まで行なうことができます。FLUIDSISTAは大規模な解析データをリアルタイムにレンダリングでき、解析途中の可視化機能も標準装備しています。これにより大規模な流体シミュレーションに対して効率の良い解析業務を実現します。

FLUIDSISTAが採用している粒子法（MPS法:Moving Particle Semi-implicit Method）は、東京大学大学院工学系研究科、越塚誠一教授が独自に開発した新しい流体シミュレーション手法です。

従来の流体シミュレーション手法のほとんどはシミュレーションの前提としてメッシュ（計算格子）を必要とするため、メッシュ生成作業が解析作業そのものよりも煩雑で多大な時間を要したり、水面の大きな変化にメッシュ生成が追随できない等の問題があります。それに対し、粒子法ではメッシュの代わりに粒子を用い粒子間相互作用モデルを使って流体の計算を行うため、自由表面流れや流体の分裂・合体を安定に精度良く解析することができます。

現在では、土木、造船、自動車、機械、原子力等の各分野で幅広く適用され、その有効性と信頼性が確認されています。特に、津波、高潮、河川氾濫、都市型水害、土石流など水面が激しく変化する現象や、打込水、砕波、スラミング、スロッシング等の解析に威力を発揮します。

従来の連成解析の多くは煩雑な処理が必要で解析も不安定になりがちでした。粒子法では、流体と構造物を統一した粒子モデルで扱うため、一つの解析プログラムで精度よく安定にシミュレーションを行うことができます。

メッシュ法では計算結果が格子の形状に沿って出力されるため、水面の微妙な変化や飛び散る飛沫などを解析することが困難です。また 水面の変形が大きいと格子のゆがみが顕著となり、解析自体が破綻してしまいます。水面の様々な変化を解析するには、メッシュの格子幅を細かくしたりリメッシングなどの習熟した技術が必要であり、メッシュ法による流体解析にはいくつかの課題が残されています。

■差分法 / 有限要素法による解析析	■粒子法による解析

FLUIDSISTAの採用するMPS法は、個々の粒子の相互作用により粒子自身が移動するため、水面の微妙な変化や飛び散る飛沫につい ても解析が可能です。また、格子を用いないため水面の変形が大きくても解析が破綻することなく、飛沫のような液体の合体・分裂を容易に計算できます。FLUIDSISTAは簡便かつ、スピーディにリアルな自由表面流れ解析を行うことが可能です。