メッシュ品質と計算精度
精度の高い計算結果を得るためには、品質のいいメッシュを作成する必要があります。
メッシュ品質と計算精度の関係について、有限体積法(CVM)の観点からポイントをまとめました。
メッシュ品質の基本
品質のいいメッシュを作成するには、メッシュの歪み度や、隣り合うメッシュのサイズ比、非直交性などの指標を見て、適切な品質を判断する必要があります。さらに、これらの基準は解法や形状、その他さまざまな要因により変わってきます。
メッシュ品質の主な評価指標
- メッシュの歪み度:要素形状の歪み具合を評価
- 隣接メッシュのサイズ比:隣り合う要素の大きさの比率
- 非直交性:要素の角度の直交性
- アスペクト比:要素の縦横比
メッシュ品質と計算規模のトレードオフ
一般的にはメッシュ品質がよくなれば、メッシュサイズが小さくなり、計算規模が大きくなり、計算時間がかかります。
メッシュ品質向上に伴う影響
- メッシュサイズの減少:より細かい要素分割が必要
- 要素数の増加:全体の計算規模が大きくなる
- 計算時間の増加:解析時間が長くなる
- メモリ使用量の増加:計算機資源の要求が高まる
このため、計算精度と計算コストのバランスを考慮した、最適なメッシュ品質の判断が重要となります。
有限体積法(CVM)におけるメッシュ品質
一般的に難しいメッシュ品質と計算精度の関係ですが、指針となるものがあれば参考にすることができます。ここでは、有限体積法(CVM)に関するメッシュ品質と計算精度の関係をまとめた論文をもとに、ポイントをまとめました。
メッシュ品質評価のポイント
- 解法依存性:使用する数値解法によって最適なメッシュが異なる
- 形状依存性:対象形状の複雑さに応じた評価基準
- 流れ場の特性:層流・乱流、定常・非定常などの影響
- 境界層の扱い:壁面近傍のメッシュ解像度
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