粒子法の概要

従来の解析手法 - 格子（メッシュ）法

概要

流体シミュレーションの手法として従来から利用されてきた手法として代表的なものに、有限要素法、有限差分法、有限体積法、境界要素法などがあります。

これらの手法は、メッシュ（計算格子）で解析領域を区切り、メッシュの節点に物理量を格納します。

課題

メッシュを用いる手法の問題点としては、

• 適切な解析結果を得るための最適なメッシュを生成する作業に時間がかかる
• 大変形を伴う解析ではメッシュが潰れ、計算が不可能となる
• 解析結果から自由表面を取り出すことが難しい

などが挙げられます。こういった問題を解決するため、様々な手法が提案されています。

粒子法とは？ - 粒子法は新しい技術

特徴

粒子法は、メッシュの代わりに計算点＝粒子を用いる、比較的新しい技術で、以下のような特徴を持ちます。

• 解析モデルを形状データに等間隔に配置した粒子として簡単に作成することができる
• 粒子同士の位置関係は固定されないため、大変形に対応できる
• 自由表面は粒子の位置によって簡単に取り出すことができる

そのため、自由表面の追跡が課題となる流体解析や、大変形を伴う超弾性体解析、破断の起きる構造体の解析などに適しています。

MPS法とは

概要

粒子法の代表的な手法としては、SPH（Smoothing Particle Hydrodynamics）法、MPS（Moving Particle Simulation）法、DEMなどがあります。

弊社の基盤技術であるMPS法は、東京大学大学院工学系研究科の越塚誠一教授が独自に開発した新しい手法で、粒子間相互作用モデルを使って流体の計算を行います。特に非圧縮性流体の解析において定性的に精度の良い結果を示し、激しい水面の変化や飛沫の発生、水塊の分裂や合体も安定に解くことができます。