【流体】粒子法あれこれ vol.1｜粒子法について

2019年11月01日

粒子法をヒトコトで説明しますと、計算点が動きにそって移動する手法です。
この計算点を、粒子と呼びます。
従来の格子法は一度計算点（メッシュ）を作ると、基本的に最後まで計算点は動きません。
※もちろんスライディングメッシュなど、例外はあります。

粒子法は、計算点が流れとともに動くので、流体の形が変形していくような現象を得意にしています。
いわゆる自由表面流れです。
逆に、格子法は流体の形が変わらない現象を得意にしています。
イメージとしては電子機器内部の空気流れです。

ひとえに粒子法と言っても、格子法と同じで様々な種類があります。

　
MPS法 → 得意分野：非圧縮性流体

　
格子ボルツマン法 → 得意分野：希薄流体

　
DEM → 得意分野：粉

などなど・・
それぞれ解いている方程式がことなるため、得意な現象も異なるわけです。
皆さまご存知の通り、ParticleworksはMPS法とDEMを搭載しています。

実は、粒子法の理論自体は昔から存在しました。
しかし、計算量が多く、なかなか実用化まで至らなかったという経緯があります。
やっとマシンの性能がおいついてきて、ここ数年で産業界への適用が増えてきました。

MPS法については、最初は原子力関係の分野で開発・適用され、燃料タンクのスロッシングを対象に研究されました。
産業界でまずはじめに適用されたのは自動車業界で、トランスミッション内部の冷却オイルの潤滑をシミュレートしていただきました。

その後、手法自体も改良を重ね、おかげさまで化学材料系や土木、電子機器など様々な分野でお使い頂いております。
最近のホットな事例をご紹介します。

★化学材料：化粧品や食品、薬品の撹拌

★電子機器：はんだの基板実装

最近は電子機器の小型化に伴い、狭い空間に微細なパーツを敷き詰めるマイクロソルダリングの技術が必須といわれています。
液量が減ると、表面張力が顕著になるため、実装がより難しくなります。
こういった基板実装の分野でもMPS法の適用が始まっています。

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