JP2012202914A - Air-tightness evaluation method of vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の気密性評価方法に関し、特に車両部材のCADデータに基づき車両内部から外部へ繋がる通気径路の通気部を表示可能な車両の気密性評価方法に関する。 The present invention relates to a vehicle airtightness evaluation method, and more particularly, to a vehicle airtightness evaluation method capable of displaying a ventilation portion of a ventilation path connected from the inside of a vehicle to the outside based on CAD data of a vehicle member.
従来、車両の気密性評価は、車両の一部の窓部を開放し、残りの窓部を密閉した状態において、開放した窓部から加圧空気を車室内へ注入し、密閉した窓部からの空気漏れを発煙物の煙の揺れや石鹸水の泡の発生の有無により検出し、車両のシール性を評価していた。
特許文献1に記載された車両用気密検査装置は、空気とは異なる検査用ガスを車室内に注入するガス注入手段と、窓部に設定された測定箇所を車両の外側から気密状態で覆う密封部とこの密封部の内部に存在する検査用ガスを検出可能なガス検出部とを備えたガス検出手段を有し、ガス検出部が検出した検査用ガスの濃度、又は検査用ガスの圧力変化により車内から車外へ漏洩した検査用ガスを検出している。
Conventionally, the airtightness evaluation of a vehicle is performed by injecting pressurized air into the vehicle interior from the opened window part in a state where a part of the window part of the vehicle is opened and the remaining window parts are sealed, and from the sealed window part. Air leaks were detected based on the presence or absence of smoke swaying smoke or soapy water bubbles to evaluate the sealing performance of the vehicle.
An airtight inspection apparatus for a vehicle described in Patent Document 1 includes a gas injection means for injecting an inspection gas different from air into a vehicle interior, and a seal that covers a measurement point set in a window portion from the outside of the vehicle in an airtight state. Gas detection means comprising a gas detection unit capable of detecting a test gas existing inside the sealing unit, and a change in the pressure of the test gas detected by the gas detection unit Is used to detect the inspection gas leaked from the inside of the vehicle to the outside of the vehicle.
特許文献1の車両用気密検査装置では、実際に車両部品の組み立てを完了した完成車両に対して複数の測定箇所を設定し、これら測定箇所における気密性評価を行っている。しかし、コンピュータの演算処理能力の進歩に伴い、車両の設計段階において、CAD(Computer Aided Design)やCAE(Computer Aided Engineering)等の解析ツールを用いて車両設計、構造解析及び性能評価等のシミュレーションが仮想的に行なわれている。このようなシミュレーション手法の1つに、流体の運動に関する方程式をコンピュータで解くCFD(Computational Fluid Dynamics)が存在している。このCFDにより連続体である流体の運動をコンピュータ上で数値解析することができる。 In the vehicle airtight inspection device of Patent Document 1, a plurality of measurement points are set for a completed vehicle that has actually completed the assembly of vehicle parts, and the airtightness evaluation is performed at these measurement points. However, as computer computing power advances, simulations such as vehicle design, structural analysis, and performance evaluation are performed at the vehicle design stage using analysis tools such as CAD (Computer Aided Design) and CAE (Computer Aided Engineering). It is done virtually. One such simulation technique is CFD (Computational Fluid Dynamics), which solves equations related to fluid motion by a computer. With this CFD, the motion of a fluid that is a continuum can be numerically analyzed on a computer.
一般に、CFDによる流体シミュレーションでは、評価対象空間を格子状の解析要素に分割した上で、格子の節点(ノード)に速度等の変数を付与する有限要素法、有限差分法、或いは有限体積法等の格子法による解析が用いられ、以下の手順で行われている。
(i)評価対象の形状を再現した三次元又は二次元の形状モデルを作成する。
(ii)形状モデルを複数の節点と格子線から構成された計算格子(メッシュ、又はグリツド)で表現する流体解析モデルを作成する。
(iii)計算格子毎にNavier-Stokes等の流体方程式を離散化して近似解を演算する。
(iv)流れの流速、圧力、圧力分布等の解析結果を可視化する。
これにより、連続体である流体の運動について時系列変化を可視的に解析している。
In general, in fluid simulation by CFD, a space to be evaluated is divided into grid-like analysis elements, and then a variable such as speed is given to a node of the grid, a finite difference method, a finite volume method, or the like. The analysis by the grid method is used, and it is performed according to the following procedure.
(I) Create a three-dimensional or two-dimensional shape model that reproduces the shape to be evaluated.
(Ii) A fluid analysis model that represents a shape model with a calculation grid (mesh or grid) composed of a plurality of nodes and grid lines is created.
(Iii) Discrete fluid equations such as Navier-Stokes for each calculation grid to calculate approximate solutions.
(Iv) Visualize analysis results such as flow velocity, pressure, and pressure distribution.
Thereby, the time series change is visually analyzed about the motion of the fluid which is a continuum.
特許文献2に記載された工場建屋内の気流シミュレーション方法は、工場建屋の形状データをメッシュ分割した三次元モデルに対して、建屋の複数の開口部位置と、これら開口部の通気流量と、発熱源と、この発熱源からの放熱量と、粉塵発生源と、この粉塵発生源からの粉塵発生量とを夫々設定し、この三次元モデルの熱流体方程式を有限体積法を用いて離散化し、絶対的粉塵濃度分布について時系列変化を予測している。 The air flow simulation method in the factory building described in Patent Document 2 is based on a three-dimensional model obtained by dividing the shape data of the factory building into a mesh, and a plurality of opening positions of the building, the air flow rate of these openings, and heat generation Source, the amount of heat released from the heat source, the dust generation source, and the dust generation amount from the dust generation source, respectively, and the thermal fluid equation of this three-dimensional model is discretized using the finite volume method, Time series changes are predicted for the absolute dust concentration distribution.
近年、シミュレーションの分野では、対象物を粒子の集まりとして流体解析モデルを作成し、この流体解析モデルに基づき流体方程式を離散化する粒子法が知られている。この粒子法は、MPS(Moving Particle Semi-implicit)法やSPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)法に代表され、評価対象空間の中に多数の粒子を配置し、これら多数の粒子が夫々速度等の変数を備えている。 In recent years, in the field of simulation, a particle method is known in which a fluid analysis model is created using a target object as a collection of particles, and a fluid equation is discretized based on the fluid analysis model. This particle method is typified by the MPS (Moving Particle Semi-implicit) method and the SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) method. A large number of particles are arranged in the evaluation target space, and each of these many particles has variables such as velocity. I have.
特許文献1の車両用気密検査装置は、実験場に完成車両を配置した後、実験スタッフが経験に基づきシール性不良の可能性がある車両部分を予め予測し、この予測された車両部分を測定箇所として気密検査を行っている。それ故、実験スタッフが予測しない車両部分は、気密検査自体行われず、シール性不良に対して何ら対策が施されない虞がある。また、検査により測定箇所である車両部分のシール性不良が検出された場合でも、完成車両に対する車体構造や部品構造等の設計変更を伴うため、車両開発期間の長期化や開発コストの増加が懸念される。 In the airtightness inspection apparatus for a vehicle disclosed in Patent Literature 1, after a completed vehicle is arranged at an experimental site, an experimental staff predicts in advance a vehicle portion that may have a poor sealing performance based on experience, and measures the predicted vehicle portion. Airtight inspection is performed as a part. Therefore, the vehicle portion that is not predicted by the experimental staff is not subjected to the airtight inspection itself, and there is a possibility that no countermeasure is taken against the poor sealing performance. In addition, even if a poor sealability of the vehicle part, which is the measurement location, is detected by inspection, there is a concern that the vehicle development period will be prolonged and the development cost will increase because it involves a change in the design of the body structure and parts structure of the completed vehicle. Is done.
特許文献2の気流シミュレーション方法のように、車両設計段階において、車両部材の三次元データを組み合わせて車両の形状モデルを作成し、この形状モデルから流体解析モデルを作成することも可能である。しかし、有限要素法、有限差分法、有限体積法のうち、何れの手法を用いる場合であっても、評価対象空間を複数の節点と各節点を連結する格子線とにより形成された計算格子を用いて形状モデルをメッシュ状に分割する必要があるため、適切な解析結果を得るためには最適計算格子を作成するための作業負荷が膨大になる虞がある。 As in the air flow simulation method of Patent Document 2, it is possible to create a vehicle shape model by combining three-dimensional data of vehicle members at the vehicle design stage, and create a fluid analysis model from this shape model. However, even if any of the finite element method, the finite difference method, and the finite volume method is used, a calculation grid formed by a plurality of nodes and grid lines connecting the nodes is used as the evaluation target space. Since it is necessary to divide the shape model into meshes, there is a possibility that the work load for creating the optimum calculation grid may be enormous in order to obtain an appropriate analysis result.
しかも、評価対象を計算格子により分割する際、解析される評価対象は外部に対して閉じられた閉空間を形成する必要があるため、評価対象に対してラッピング処理が施される。即ち、車両のシール性不良のように気密性評価を行う場合、車内空間から外部への空気の漏れ箇所を検査する目的であるにも拘わらず、評価対象である車内空間がラッピング処理により疑似的に閉空間にされるため、車内外を連通する通気径路が流体解析モデルから消滅されている。つまり、格子法を用いて気密性評価を行う場合、オペレータが流体解析モデルに空気の漏れ箇所となる開口を意図的に設定した評価空間しか通気径路を評価することができず、設計段階の形状モデルを用いてオペレータの意識しない通気径路を検出することは困難である。 In addition, when the evaluation target is divided by the calculation grid, the evaluation target to be analyzed needs to form a closed space closed to the outside, and thus the evaluation target is subjected to wrapping processing. In other words, when airtightness evaluation is performed such as a poor sealing performance of a vehicle, the vehicle interior space to be evaluated is simulated by lapping even though it is for the purpose of inspecting the leakage of air from the vehicle interior space to the outside. Therefore, the ventilation path communicating between the inside and outside of the vehicle is eliminated from the fluid analysis model. In other words, when performing airtightness evaluation using the lattice method, the air flow path can be evaluated only in an evaluation space in which an operator intentionally sets an opening as an air leak location in the fluid analysis model, and the shape at the design stage It is difficult to detect a ventilation path that the operator is not aware of using the model.
本発明の目的は、CADデータを用いて作業負荷が低く且つ未知の通気径路の通気部を可視化可能な車両の気密性評価方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a vehicle airtightness evaluation method that uses a CAD data to visualize a ventilation portion of an unknown ventilation path with a low work load.
請求項1の車両の気密性評価方法は、車両の気密性評価方法において、車両部材のCADデータを組み合わせて気密性確認の対象空間である評価空間を備えた形状モデルを作成し、この形状モデルの評価空間内に相互に運動量による影響を与える多数の粒子を設置した流体解析モデルを作成するモデル作成ステップと、前記評価空間に運動量を付与可能な運動量付与部を作成する運動量付与部作成ステップと、前記運動量の付与条件を設定する条件設定ステップと、前記運動量付与部から運動量が付与される少なくとも一部の粒子を流体解析することにより、前記少なくとも一部の粒子から近傍粒子へ夫々運動量が伝達される経路を繰り返し探索して運動量伝達経路を演算する演算ステップと、前記運動量伝達経路のうち前記評価空間の外部へ繋がる運動量伝達経路に基づいて通気径路の通気部を表示部に表示する表示ステップと、を備えたことを特徴としている。 The vehicle airtightness evaluation method according to claim 1 is the vehicle airtightness evaluation method, wherein a shape model including an evaluation space that is a target space for airtightness confirmation is created by combining CAD data of vehicle members, A model creation step for creating a fluid analysis model in which a large number of particles that influence each other in the evaluation space are installed, and a momentum grant creation step for creating a momentum grant unit that can impart momentum to the evaluation space; A condition setting step for setting the momentum application condition, and fluid analysis of at least some of the particles to which the momentum is applied from the momentum imparting unit, whereby the momentum is transmitted from the at least some particles to neighboring particles, respectively. Calculating a momentum transmission path by repeatedly searching for a path to be performed, and out of the evaluation space of the momentum transmission path Based on the momentum transfer path leading is characterized by comprising a display step of displaying a vent of the vent path, the.
この車両の気密性評価方法では、流体解析モデルを車両部材のCADデータを組み合わせた形状モデルの評価空間内に相互に運動量による影響を与える多数の粒子を設置して作成しているため、演算処理の前段階において評価空間のラッピング処理や計算格子作成を省略することができる。 In this vehicle airtightness evaluation method, the fluid analysis model is created by installing a large number of particles that affect each other due to momentum in the evaluation space of the shape model combining the CAD data of the vehicle members. The evaluation space wrapping process and calculation grid creation can be omitted in the previous stage.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記表示ステップは前記通気経路を移動する気体流量を前記表示部に表示することを特徴としている。
請求項3の発明は、請求項1又は2の発明において、前記表示ステップは前記通気経路を可視化して前記表示部に表示することを特徴としている。
請求項4の発明は、請求項1〜3の何れか1項の発明において、前記表示ステップの後、前記通気部を備えた車両部材のCADデータを修正することを特徴としている。
The invention of claim 2 is characterized in that, in the invention of claim 1, the display step displays the gas flow rate moving through the ventilation path on the display unit.
According to a third aspect of the invention, in the first or second aspect of the invention, the display step visualizes the ventilation path and displays it on the display unit.
According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, after the display step, CAD data of a vehicle member provided with the ventilation portion is corrected.
請求項1の発明によれば、演算処理の前段階において評価空間のラッピング処理や計算格子作成を省略しているため、気密性評価における作業負荷を低くすることができる。
また、評価空間内に相互に運動量による影響を与える多数の粒子を設置したため、オペレータの意識しない未知の通気通路や評価対象空間に対しても、少なくとも一部の粒子から近傍粒子へ夫々運動量が伝達される運動量伝達経路を演算することができる。しかも、演算された運動量伝達経路のうち評価空間の外部へ繋がる運動量伝達経路に基づいて通気径路の通気部を表示することができる。それ故、設計段階で未知の通気径路の通気部を可視化でき、各車両部材間の隙間を認識することができる。
According to the first aspect of the present invention, since the evaluation space wrapping process and calculation grid creation are omitted in the previous stage of the arithmetic processing, the work load in the airtightness evaluation can be reduced.
In addition, since many particles that affect each other due to momentum are installed in the evaluation space, the momentum is transmitted from at least some of the particles to neighboring particles even in unknown ventilation passages and evaluation target spaces that the operator is not aware of. The momentum transmission path to be performed can be calculated. Moreover, the ventilation portion of the ventilation path can be displayed based on the calculated momentum transmission path based on the momentum transmission path connected to the outside of the evaluation space. Therefore, it is possible to visualize the ventilation portion of the unknown ventilation path at the design stage, and to recognize the gap between the vehicle members.
請求項2の発明によれば、気体流量を表示するため、車両の防音性能やシール性能を評価することができる。
請求項3の発明によれば、評価空間の外部へ繋がる通気径路を正確に把握することができる。
請求項4の発明によれば、車両の騒音や水漏れを設計段階において改善することができる。
According to the invention of claim 2, since the gas flow rate is displayed, the soundproof performance and the seal performance of the vehicle can be evaluated.
According to the invention of claim 3, it is possible to accurately grasp the ventilation path that leads to the outside of the evaluation space.
According to the invention of claim 4, the noise and water leakage of the vehicle can be improved at the design stage.
以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described based on examples.
以下、本発明の実施例1について図1〜図12に基づいて説明する。
図1,図2に示すように、本実施例の車両の気密性評価方法は、コンピュータ本体1と、キーボード2やマウス3等の入力装置と、液晶表示(LCD)パネル等の表示装置4(表示部)と、ハードティスク(HDD)等の補助記憶装置5と、サイドドアやフレーム等の各種車両部材の3次元CADデータ(以下、CADデータという)を格納した記憶装置6等のハードウェアにより実現される。コンピュータ本体1には、周辺装置2〜6が電気的に接続されている。
Hereinafter, Example 1 of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 and 2, the vehicle airtightness evaluation method according to the present embodiment includes a computer main body 1, an input device such as a keyboard 2 and a mouse 3, and a display device 4 such as a liquid crystal display (LCD) panel ( Display unit), auxiliary storage device 5 such as a hard disk (HDD), and hardware such as a storage device 6 that stores three-dimensional CAD data (hereinafter referred to as CAD data) of various vehicle members such as side doors and frames. It is realized by. Peripheral devices 2 to 6 are electrically connected to the computer main body 1.
図2に示すように、コンピュータ本体1は、演算処理を実行するCPUと、後述する処理ステップを実行するためのプログラムを格納するROMと、各種データを一時保持するワークエリアとしてのRAMと、周辺装置2〜6との間でデータの授受を実行するI/O回路を備えている。コンピュータ本体1は、オペレータの操作入力により収集されたCADデータをRAM内に書き込み、各処理ステップを実行している。コンピュータ本体1にプリンタを接続することで、CADデータや評価結果をプリント出力することができる。 As shown in FIG. 2, the computer main body 1 includes a CPU that executes arithmetic processing, a ROM that stores a program for executing processing steps to be described later, a RAM as a work area that temporarily holds various data, An I / O circuit for exchanging data with the devices 2 to 6 is provided. The computer main body 1 writes the CAD data collected by the operator's operation input into the RAM and executes each processing step. By connecting a printer to the computer main body 1, CAD data and evaluation results can be printed out.
図3のフローチャート及び図4〜12に基づき、本評価方法の処理手順を説明する。
まず、評価対象を構成する車両部材のCADデータを収集する(S1)。
複数の車両部材のCADデータは、CADソフトを利用して作成されている。これらのCADデータは、オペレータにより記憶装置6から入力装置2,3及び表示装置4を介して収集され、補助記憶装置5に記憶される。コンピュータ本体1は、オペレータの操作入力により収集された車両部材のCADデータをRAM内に書き込む。
Based on the flowchart of FIG. 3 and FIGS. 4 to 12, the processing procedure of this evaluation method will be described.
First, CAD data of vehicle members constituting the evaluation object is collected (S1).
CAD data of a plurality of vehicle members is created using CAD software. These CAD data are collected by the operator from the storage device 6 via the input devices 2 and 3 and the display device 4 and stored in the auxiliary storage device 5. The computer main body 1 writes the CAD data of the vehicle member collected by the operator's operation input in the RAM.
次に、収集されたCADデータを組み合わせて形状モデル10を作成する(S2)。
図4に示すように、オペレータは、表示装置4の表示画面を参照しながら、収集されたCADデータを相互に組み合わせて車両前部やサイドドア等の評価対象空間を備えた形状モデル10を作成する。本実施例では、複数の車両部材により形成された車両の左側前部を評価空間11とした気密性評価の例を説明するため、評価対象空間として評価空間11が含まれる形状モデル10を作成している。
Next, the shape model 10 is created by combining the collected CAD data (S2).
As shown in FIG. 4, the operator creates a shape model 10 having a space to be evaluated such as a front part of the vehicle and a side door by combining the collected CAD data with reference to the display screen of the display device 4. To do. In the present embodiment, in order to describe an example of airtightness evaluation using the left front portion of a vehicle formed by a plurality of vehicle members as an evaluation space 11, a shape model 10 including the evaluation space 11 as an evaluation target space is created. ing.
形状モデル10を作成した後、評価空間11を含む形状モデル10からシミュレーションを実行するシミュレーション空間12を作成する(S3)。
図5,図6に示すように、形状モデル10を上下左右前後に形成された6面の仮想仕切壁13〜18にて仕切り、立方体状のシミュレーション空間12を形成している。このシミュレーション空間12は、評価空間11をその内部に含み且つ仕切壁13〜18の外側から遮断された閉空間を形成している。これにより、演算時間の短縮化を図り、作業負荷を低減している。
After creating the shape model 10, a simulation space 12 for executing a simulation is created from the shape model 10 including the evaluation space 11 (S3).
As shown in FIGS. 5 and 6, the shape model 10 is partitioned by six virtual partition walls 13 to 18 formed in the vertical and horizontal directions, thereby forming a cubic simulation space 12. The simulation space 12 includes an evaluation space 11 therein and forms a closed space that is blocked from outside the partition walls 13 to 18. This shortens the calculation time and reduces the work load.
次に、図7に示すように、シミュレーション空間12の内部に多数、例えば200万〜500万個の仮想の粒子Pを設置した流体解析モデル20を作成する(S4)。本実施例の流体解析モデル20では、流体に関する力学を粒子Pの運動に離散化する粒子法を用いてシミュレーション空間12内の空気をラッピング処理を行うことなくモデル化している。尚、S2,S3,S4が、本発明のモデル作成ステップに相当している。 Next, as shown in FIG. 7, a fluid analysis model 20 in which a large number, for example, 2 million to 5 million virtual particles P are installed in the simulation space 12 is created (S4). In the fluid analysis model 20 of the present embodiment, the air in the simulation space 12 is modeled without performing a wrapping process using a particle method that discretizes the dynamics of the fluid into the motion of the particles P. S2, S3, and S4 correspond to the model creation step of the present invention.
ここで、図8に基づき、本発明の探索メカニズムについて基本的な考え方を説明する。
粒子法では、空間の中に座標が変化する、所謂空間内に多数の仮想粒子を配置し、これら粒子に速度等の変数を配列として確保している。
図8に示すように、所定粒子、例えば粒子P1に対して流体の離散化支配方程式を解くことで、影響半径re内に存在する近傍粒子、例えば近傍粒子P2,P3等に対しこれら粒子間に運動量伝達の関係式を作成している。
つまり、粒子P1では、影響半径reの空間内に存在する粒子P2,P3等が影響を受ける近傍粒子とされ、影響半径reよりも離隔した粒子P4は影響を受けない粒子とされる。それ故、粒子P1の運動量は、近傍粒子影響判定の結果、検出された近傍粒子P2,P3等に伝達される。尚、図において、L1〜Ln,K1〜Kmは粒子間の影響が伝達される径路を示している。
Here, the basic concept of the search mechanism of the present invention will be described with reference to FIG.
In the particle method, a large number of virtual particles are arranged in a so-called space whose coordinates change in the space, and variables such as velocity are secured as an array in these particles.
As shown in FIG. 8, by solving a fluid discretization governing equation for a predetermined particle, for example, the particle P1, a neighboring particle existing within the influence radius re, for example, the nearby particles P2, P3, etc., is between these particles. A relational expression of momentum transmission is created.
That is, in the particle P1, the particles P2, P3 and the like existing in the space having the influence radius re are affected, and the particle P4 separated from the influence radius re is not affected. Therefore, the momentum of the particle P1 is transmitted to the detected nearby particles P2, P3, etc., as a result of the nearby particle influence determination. In the figure, L1 to Ln and K1 to Km indicate paths through which the influence between particles is transmitted.
粒子P1の影響を受けた粒子P2では、影響半径reの空間内に存在する粒子P5,P6等が影響を受ける近傍粒子とされ、影響半径reよりも離隔した粒子P7は影響を受けない粒子とされる。粒子P2の運動量は、近傍粒子影響判定の結果、検出された近傍粒子P5,P6等に伝達される。粒子P1の近傍粒子である粒子P2以外の粒子P3等についても、同様の近傍粒子影響判定を行う。粒子P2の影響を受けた粒子P5では、影響半径reの空間内に存在する粒子P8等が粒子P5からの影響を受ける近傍粒子である。粒子P5の運動量は、近傍粒子影響判定の結果、検出された近傍粒子P8等に伝達される。粒子P2の近傍粒子である粒子P5以外の粒子P6等についても、同様の近傍粒子影響判定を行う。
以上の近傍粒子影響判定を、全ての粒子に対して微小時間毎に行っている。尚、影響半径reは、粒子間において相互に運動量が伝達可能であり、コンピュータ本体1により安定して計算できる値を予め設定している。尚、ここで、各粒子Pが評価空間を移動する粒子法によるモデル化の例を説明したが、評価空間内に設置される粒子Pの座標を用いることなく離散式を作成可能なモデル化手法であれば何れの手法でも適用可能である。
In the particle P2 affected by the particle P1, the particles P5, P6, etc. existing in the space of the influence radius re are assumed to be affected, and the particle P7 separated from the influence radius re is not affected. Is done. The momentum of the particle P2 is transmitted to the detected nearby particles P5, P6, and the like as a result of determining the influence of the nearby particles. The same neighboring particle influence determination is performed for the particles P3 other than the particles P2 that are the neighboring particles of the particle P1. In the particle P5 affected by the particle P2, the particle P8 and the like existing in the space having the influence radius re are neighboring particles affected by the particle P5. The momentum of the particle P5 is transmitted to the detected nearby particle P8 or the like as a result of the nearby particle influence determination. The same near particle influence determination is performed for the particles P6 other than the particle P5 that is the vicinity particle of the particle P2.
The above-described neighboring particle influence determination is performed for every particle for every minute time. The influence radius “re” is set in advance so that the momentum can be transmitted between the particles and can be stably calculated by the computer main body 1. Here, an example of modeling by the particle method in which each particle P moves in the evaluation space has been described. However, a modeling method capable of creating a discrete expression without using the coordinates of the particle P installed in the evaluation space. Any method can be applied.
流体力学の支配方程式(偏微分方程式)の離散化手法は、公知のMPS法により提案されているように、粒子と近傍粒子との間に差分を形成し、次式(1),(2)に示す重み関数fと重み平均を用いて所定の粒子位置の勾配演算子の粒子間相互作用モデルを作成し、この粒子間相互作用モデルから空間微分の離散式を形成することができる。
0≦r<reのとき、
f(r)=re/r−1 …(1)
re≦rのとき、
f(r)=0 …(2)
ここで、rは粒子間距離、reは探索半径である。
また、SPH法により提案されているように、Kernel関数に粒子の変数を掛けることにより、空間微分の離散式を作成しても良い。
The discretization method of the fluid dynamics governing equation (partial differential equation) forms a difference between particles and neighboring particles as proposed by the well-known MPS method, and the following equations (1), (2) A particle interaction model of a gradient operator at a predetermined particle position can be created using the weighting function f and the weighted average shown in FIG. 2, and a spatial differential discrete expression can be formed from the particle interaction model.
When 0 ≦ r <re,
f (r) = re / r−1 (1)
When re ≦ r,
f (r) = 0 (2)
Here, r is the interparticle distance, and re is the search radius.
Also, as proposed by the SPH method, a discrete expression of spatial differentiation may be created by multiplying the kernel function by a particle variable.
流体解析モデル20の作成後、シミュレーション空間12内に設置された一部の粒子Pに運動量Mを付与する運動量付与部19をシミュレーション空間12内に作成し(S5)、シミュレーション空間12内の粒子Pへ運動量Mを付与する条件を設定する(S6)。
オペレータは、付与される運動量Mについて、以下の条件を設定入力する。
(1)運動量Mを付与する部分(領域)
(2)運動量Mの大きさ
(3)運動量Mの方向(流入方向、又は流出方向)
(4)運動量Mの付与時間
図9に示すように、本実施例では、シミュレーション空間12を形成する後仕切壁18を運動量付与部19に利用し、後仕切壁18から後仕切壁18と対向する部分に存在する一部の粒子Pに対して所定運動量を付与している。この運動量Mは、粒子Pを車両前側へ押す方向、所謂流入方向に評価終了時期まで与えられている。これにより、運動量付与部19をシミュレーション空間12内に作成する工程を省略でき、作業負荷を低減することができる。
After the fluid analysis model 20 is created, a momentum imparting unit 19 that imparts a momentum M to some particles P installed in the simulation space 12 is created in the simulation space 12 (S5), and the particles P in the simulation space 12 are created. A condition for imparting the amount of exercise M is set (S6).
The operator sets and inputs the following conditions for the amount of exercise M to be given.
(1) Part (region) to which momentum M is applied
(2) The amount of momentum M
(3) Direction of momentum M (inflow direction or outflow direction)
(4) Momentum M Giving Time As shown in FIG. 9, in this embodiment, the rear partition wall 18 forming the simulation space 12 is used as the momentum imparting unit 19, and the rear partition wall 18 faces the rear partition wall 18. A predetermined momentum is imparted to a part of the particles P present in the part. This momentum M is given in the direction in which the particles P are pushed toward the front of the vehicle, the so-called inflow direction, until the evaluation end time. Thereby, the process which creates the momentum provision part 19 in the simulation space 12 can be abbreviate | omitted, and a workload can be reduced.
次に、演算により流体解析処理を行う(S7)。
S7では、流体解析モデル20に存在する全ての粒子Pについて、運動量付与後の座標を演算している。微小時間経過後の粒子Pの座標は、近傍粒子影響判定機能を用いて所定の粒子Pから運動量Mの影響を受ける近傍粒子を探索し、流体の運動量保存則から微小時間経過後の速度を算出し、初期座標と微小時間と微小時間経過後の速度から演算している。
Next, a fluid analysis process is performed by calculation (S7).
In S <b> 7, the coordinates after the momentum are applied to all the particles P existing in the fluid analysis model 20 are calculated. The coordinates of the particle P after the minute time elapses are searched for the nearby particle affected by the momentum M from the predetermined particle P using the neighborhood particle influence determination function, and the velocity after the minute time elapses is calculated from the fluid momentum conservation law. The calculation is performed from the initial coordinates, the minute time, and the speed after the minute time has elapsed.
図8に示すように、S7では、運動量Mが付与される粒子P1から近傍粒子へ夫々運動量Mが伝達される各径路L1〜Ln,K1〜Kmについて繰り返し探索し、評価空間11の外部との境界に位置する又は近傍粒子が存在しない所定の粒子Pn,Pmまで径路L1〜Ln,K1〜Kmを演算している。更に、粒子P1から所定の粒子Pn,Pmに亙って、各径路L1〜Ln,K1〜Kmが一連に連なる運動量伝達経路L,Kを算出している。S7では、運動量Mが付与される一部の粒子Pの全てについて運動量伝達経路L,Kを演算している。これにより、運動量Mが付与される一部の粒子Pは微小時間経過後の座標と速度が算出され、これら粒子Pについて運動量伝達経路L,K、即ち空気の流れる径路を検出することができる。 As shown in FIG. 8, in S <b> 7, each path L <b> 1 to Ln, K <b> 1 to Km through which the momentum M is transmitted from the particle P <b> 1 to which the momentum M is applied to the neighboring particles is repeatedly searched, and the outside of the evaluation space 11 is The paths L1 to Ln and K1 to Km are calculated up to predetermined particles Pn and Pm that are located at the boundary or do not have neighboring particles. Further, momentum transmission paths L and K in which the respective paths L1 to Ln and K1 to Km are continuously connected from the particle P1 to the predetermined particles Pn and Pm are calculated. In S7, the momentum transmission paths L and K are calculated for all of the partial particles P to which the momentum M is given. As a result, the coordinates and velocity after a lapse of a minute time are calculated for some of the particles P to which the momentum M is applied, and the momentum transmission paths L and K, that is, the paths through which air flows can be detected.
各粒子Pの微小時間毎の座標と速度と、及び各粒子Pの運動量伝達経路L,Kにより、各粒子Pの進行方向と速度に関する流速ベクトルVを計算している。各粒子Pに対応した流速ベクトルVは、形状モデル10における各粒子Pの座標に割り付けられ、これら流速ベクトルVの方向は、各粒子Pの流れの方向を表している。 A flow velocity vector V related to the traveling direction and velocity of each particle P is calculated from the coordinates and velocity of each particle P for each minute time and the momentum transmission paths L and K of each particle P. The flow velocity vector V corresponding to each particle P is assigned to the coordinates of each particle P in the shape model 10, and the direction of these flow velocity vectors V represents the flow direction of each particle P.
S8では、演算による解析結果を表示装置4に表示している。
図10に示すように、S8では、空気の流れを画面上に表示するため、S7で求めた各粒子Pに対応する流速ベクトルVを形状モデル10上に表示している。更に、表示装置4では、運動量伝達経路L,Kに基づく流速ベクトルVの流速又は流速分布が大きな部分を赤色、流速又は流速分布が中間となる部分を黄色、流速又は流速分布が小さい部分を青色に色分けして色別表示している。これにより、流速ベクトルVの流速又は流速分布が大きな部分、所謂車両部材或いは車両部材間に隙間21,22(通気部)が形成されている部分を赤色表示することができ、オペレータが画面上で車両部材の隙間を視認することができる。
In S8, the analysis result obtained by the calculation is displayed on the display device 4.
As shown in FIG. 10, in S8, the flow velocity vector V corresponding to each particle P obtained in S7 is displayed on the shape model 10 in order to display the air flow on the screen. Further, in the display device 4, the flow velocity vector V based on the momentum transmission paths L and K has a red portion where the flow velocity or flow velocity distribution is large, a yellow portion where the flow velocity or flow velocity distribution is intermediate, and a blue portion where the flow velocity or flow velocity distribution is small. Are displayed in different colors. Thereby, a portion where the flow velocity vector V has a large flow velocity or flow velocity distribution, that is, a so-called vehicle member or a portion where gaps 21 and 22 (ventilation portions) are formed between the vehicle members can be displayed in red. A gap between the vehicle members can be visually recognized.
表示装置4は、隙間21,22に連なる運動量伝達経路L,Kに沿って移動する空気流量を表示可能に形成されている。シミュレーション空間12に設置された粒子Pの数が予め規定され、微小時間毎に各粒子Pの座標と速度とが演算されているため、単位時間毎に隙間21と隙間22を夫々通過する空気流量を算出することができ、隙間21,22毎に流出する空気流量を画面上に表示できる。(図11参照) The display device 4 is formed so as to be able to display the flow rate of air moving along the momentum transmission paths L and K connected to the gaps 21 and 22. Since the number of particles P installed in the simulation space 12 is defined in advance and the coordinates and speed of each particle P are calculated every minute time, the air flow rate that passes through the gap 21 and the gap 22 for each unit time. Can be calculated, and the flow rate of air flowing out for each of the gaps 21 and 22 can be displayed on the screen. (See Figure 11)
表示装置4は、オペレータの操作により表示パターンを切替え可能に構成されている。
図11に示すように、表示装置4は、表示画面上から速度ベクトルVを消去し、形状モデル10と流速ベクトルVの流速又は流速分布を表示可能に形成されている。また、図12に示すように、表示装置4は、オペレータが隙間21,22の位置を視認困難であるとき、評価空間11を画面上で三次元的に回転可能に形成されている。また、表示装置4は、隙間21,22に連なる通気径路に相当する運動量伝達経路L,Kのみを抽出して表示することができる。これにより、オペレータによる隙間21,22の視認能率を高くすることができる。
The display device 4 is configured to be able to switch the display pattern by an operator's operation.
As shown in FIG. 11, the display device 4 is configured to be able to display the flow velocity or flow velocity distribution of the shape model 10 and the flow velocity vector V by deleting the velocity vector V from the display screen. As shown in FIG. 12, the display device 4 is formed so that the evaluation space 11 can be rotated three-dimensionally on the screen when it is difficult for the operator to visually recognize the positions of the gaps 21 and 22. In addition, the display device 4 can extract and display only the momentum transmission paths L and K corresponding to the air passages connected to the gaps 21 and 22. Thereby, the visual recognition efficiency of the gaps 21 and 22 by the operator can be increased.
オペレータによる隙間21,22の視認後、オペレータは隙間21,22を塞ぐ必要があるか否か判定している(S9)。
S9の判定の結果、隙間21,22を塞ぐ必要がない場合、評価空間11に対する気密性評価を終了し、隙間21,22を塞ぐ必要がある場合、S10へ移行し、修正ステップを行う。
After the operator visually recognizes the gaps 21 and 22, the operator determines whether or not the gaps 21 and 22 need to be closed (S9).
If it is not necessary to close the gaps 21 and 22 as a result of the determination in S9, the airtightness evaluation for the evaluation space 11 is terminated. If it is necessary to close the gaps 21 and 22, the process proceeds to S10 and a correction step is performed.
S10では、隙間21が存在するフロントフロアのCADデータの設計変更や、隙間21を塞ぐシール部材の新規追加を行う。また、隙間22のように、通気径路が複数の車両部材間に跨って連なるような複雑形状の場合、隙間22が存在するフロントピラーのCADデータの設計変更や、隙間22を塞ぐシール部材の新規追加を行う他に、通気径路の途中部を形成するフロントピラー以外の車両部材に対して空気の流れを遮断可能な節部材を追加する設計変更を行うことができる。S10にて、車両部材のCADデータの設計変更を行った後、S2へ移行し、設計変更後の新たな形状モデル10を作成し、再度評価を行う。 In S <b> 10, the design change of the CAD data of the front floor where the gap 21 exists, and a new seal member that closes the gap 21 is added. Further, in the case of a complicated shape such as the gap 22 where the ventilation path is continuous across a plurality of vehicle members, the design change of the CAD data of the front pillar where the gap 22 exists, or a new seal member that closes the gap 22 In addition to the addition, a design change can be made in which a node member capable of blocking the air flow is added to a vehicle member other than the front pillar that forms the middle portion of the ventilation path. In S10, after changing the CAD data design of the vehicle member, the process proceeds to S2, and a new shape model 10 after the design change is created and evaluated again.
次に、車両の気密性評価方法の作用、効果について説明する。
この車両の気密性評価方法では、流体解析モデル20を車両部材のCADデータを組み合わせた形状モデル10の評価空間に相当する評価空間11内に相互に運動量による影響を与える多数の粒子Pを設置して作成しているため、演算処理の前段階において評価空間11のラッピング処理や計算格子作成を省略することができ、気密性評価における作業負荷を低くすることができる。
Next, the operation and effect of the vehicle airtightness evaluation method will be described.
In this vehicle airtightness evaluation method, a large number of particles P that affect each other due to momentum are installed in an evaluation space 11 corresponding to an evaluation space of a shape model 10 in which a fluid analysis model 20 is combined with CAD data of vehicle members. Therefore, the wrapping process and calculation grid creation of the evaluation space 11 can be omitted in the previous stage of the calculation process, and the work load in the airtightness evaluation can be reduced.
また、評価空間11内に相互に運動量による影響を与える多数の粒子Pを設置したため、各粒子Pが格子法の節点のように相互の位置関係が固定されることなく、少なくとも一部の粒子Pから近傍粒子へ夫々運動量Mが伝達される運動量伝達経路L,Kを演算することができる。しかも、演算された運動量伝達経路L,Kのうち評価空間11の外部へ繋がる運動量伝達経路L,Kに基づいて通気径路の通気部21,22を表示することができる。それ故、設計段階で未知の通気径路の通気部を可視化でき、各車両部材間の隙間21,22を認識することができる。 In addition, since a large number of particles P that affect each other due to momentum are installed in the evaluation space 11, at least some of the particles P are not fixed to each other as the nodes of the lattice method are fixed to each other. Momentum transmission paths L and K through which momentum M is transmitted from each to the neighboring particles can be calculated. Moreover, the ventilation portions 21 and 22 of the ventilation path can be displayed based on the momentum transmission paths L and K connected to the outside of the evaluation space 11 among the calculated momentum transmission paths L and K. Therefore, the ventilation part of an unknown ventilation path can be visualized at the design stage, and the gaps 21 and 22 between the vehicle members can be recognized.
表示ステップS8は、通気経路を移動する気体流量を表示装置4に表示するため、車両の防音性能やシール性能を評価することができる。
表示ステップS8は、通気経路を可視化して表示装置4に表示するため、評価空間11の隙間21,22から外部へ繋がる通気径路を正確に把握することができる。
表示ステップS8の後、隙間21,22を備えた車両部材のCADデータを修正するため、車両の騒音や水漏れを設計段階において改善することができる。
Since the display step S8 displays the gas flow rate moving through the ventilation path on the display device 4, the soundproof performance and the seal performance of the vehicle can be evaluated.
Since the display step S8 visualizes the ventilation path and displays it on the display device 4, it is possible to accurately grasp the ventilation path that leads from the gaps 21 and 22 of the evaluation space 11 to the outside.
After the display step S8, since the CAD data of the vehicle member having the gaps 21 and 22 is corrected, the noise and water leakage of the vehicle can be improved at the design stage.
次に、前記実施例を部分的に変更した変形例について説明する。
1〕前記実施例においては、車両全体の形状モデルを作成した例を説明したが、少なくとも形状モデルに評価対象空間である評価空間が含まれれば良く、例えば、評価空間がサイドドアの場合、サイドドアを形成する部材のCADデータを相互に組み合わせてサイドドアの形状モデルを作成することができる。
Next, a modification in which the above embodiment is partially changed will be described.
1) In the above-described embodiment, an example in which a shape model of the entire vehicle is created has been described. However, it is sufficient that at least the shape model includes an evaluation space that is an evaluation target space. For example, when the evaluation space is a side door, A side door shape model can be created by combining CAD data of members forming the door with each other.
2〕前記実施例においては、運動量付与部を後仕切壁と兼用した例を説明したが、仕切壁とは別に運動量付与部を形成することも可能である。この場合、シミュレーション空間の境界部分に運動量付与部を設定しても良い。また、運動量を運動量付与部から評価空間内へ流入させる例を説明したが、運動量を評価空間内から運動量付与部へ流出させることにより、同様の効果を奏することができる。 2] In the above-described embodiment, the example in which the momentum imparting portion is also used as the rear partition wall has been described. However, it is also possible to form the momentum imparting portion separately from the partition wall. In this case, you may set a momentum provision part in the boundary part of simulation space. Moreover, although the example which flows in momentum from the momentum provision part into evaluation space was demonstrated, the same effect can be show | played by flowing out momentum from the evaluation space to momentum provision part.
3〕前記実施例においては、各粒子が評価空間を移動可能な粒子法を用いた流体解析モデルの例を説明したが、少なくとも粒子に付与された運動量が粒子間を相互に伝達可能であれば良く、例えばボクセル法を用いた流体解析モデルを適用可能である。ボクセル法を用いる場合、評価空間を複数のボクセル(直交格子)により分割し、各分割空間のうち部材に占有されない空間の任意の1点、例えば分割空間の重心に粒子を設置した流体解析モデルを用いても良い。 3] In the above embodiment, an example of the fluid analysis model using the particle method in which each particle can move in the evaluation space has been described. However, if at least the momentum imparted to the particles can be transmitted between the particles, For example, a fluid analysis model using the voxel method can be applied. When the voxel method is used, a fluid analysis model in which an evaluation space is divided by a plurality of voxels (orthogonal lattices) and particles are placed at any one of the divided spaces that are not occupied by members, for example, at the center of gravity of the divided spaces. It may be used.
4〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。 4) In addition, those skilled in the art can implement the present invention in various forms added with various modifications without departing from the spirit of the present invention, and the present invention includes such modifications. is there.
本発明は、車両部材のCADデータに基づき通気径路を表示可能な車両の気密性評価方法に関し、評価空間内に相互に運動量による影響を与える多数の粒子を設置した流体解析モデルを作成し、一部の粒子から近傍粒子へ夫々運動量が伝達される経路を繰り返し探索して運動量伝達経路を演算することにより、未知の通気径路を可視化することができる。 The present invention relates to a vehicle airtightness evaluation method capable of displaying a ventilation path on the basis of CAD data of a vehicle member, and creates a fluid analysis model in which a large number of particles that influence each other due to momentum are installed in an evaluation space. By repeatedly searching for a path through which momentum is transmitted from each particle to neighboring particles and calculating the momentum transmission path, it is possible to visualize an unknown ventilation path.
4 表示装置
10 形状モデル
11 評価空間
12 シミュレーション空間
19 運動量付与部
20 流体解析モデル
21,22 隙間
P,P1〜P8 粒子
Pn,Pm
M 運動量
L,K 運動量伝達経路
4 Display device 10 Shape model 11 Evaluation space 12 Simulation space 19 Momentum imparting unit 20 Fluid analysis model 21, 22 Gap P, P1-P8 Particles Pn, Pm
M Momentum L, K Momentum transmission pathway
Claims (4)
車両部材のCADデータを組み合わせて気密性確認の対象空間である評価空間を備えた形状モデルを作成し、この形状モデルの評価空間内に相互に運動量による影響を与えるように前記評価空間内に多数の粒子を設置した流体解析モデルを作成するモデル作成ステップと、
前記評価空間に運動量を付与可能な運動量付与部を作成する運動量付与部作成ステップと、
前記運動量の付与条件を設定する条件設定ステップと、
前記運動量付与部から運動量が付与される少なくとも一部の粒子を流体解析することにより、前記少なくとも一部の粒子から近傍粒子へ夫々運動量が伝達される経路を繰り返し探索して運動量伝達経路を演算する演算ステップと、
前記運動量伝達経路のうち前記評価空間の外部へ繋がる運動量伝達経路に基づいて通気径路の通気部を表示部に表示する表示ステップと、
を備えたことを特徴とする車両の気密性評価方法。 In the vehicle airtightness evaluation method,
A shape model having an evaluation space, which is a target space for airtightness confirmation, is created by combining CAD data of vehicle members, and a large number of them are included in the evaluation space so as to influence each other by the momentum in the evaluation space of this shape model. A model creation step to create a fluid analysis model with particles of
A momentum giving unit creating step for creating a momentum giving unit capable of giving a momentum to the evaluation space;
A condition setting step for setting a condition for giving the momentum;
By performing fluid analysis on at least some particles to which momentum is imparted from the momentum imparting unit, a path through which momentum is transmitted from the at least some particles to neighboring particles is repeatedly searched to calculate a momentum transmission path. A calculation step;
A display step of displaying a ventilation part of the ventilation path on the display unit based on the momentum transmission path connected to the outside of the evaluation space among the momentum transmission path;
An airtightness evaluation method for a vehicle, comprising:
4. The vehicle airtightness evaluation method according to claim 1, wherein after the display step, CAD data of a vehicle member including the ventilation portion is corrected. 5.
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