オブジェクト指向で流体解析コードを作ろう

流体力学の参考書「流れのシミュレーションの基礎!」及び「環境流体シミュレーション」に基づき、流体解析コードをオブジェクト指向で作ってみました。開発はJavaで行いました。どうしてJavaかと言うと、計算結果の可視化を3Dで行いたかったのですが、C++、C# 陣営で3Dライブラリがきちんとサポートされている開発環境が見当たらなかった事、またインターネットで公開するのにはJavaの方がすんなり行くだろうと思ったからです。

下のサンプルをクリックすると動画が見れます。サンプル2と3はブジネスク近似で温度の影響も入れています。

ムービー1 キャビティ―流れです。
ムービー2 部屋にエアコンがかかり、水色の窓から日が差して床が暖かくなっている設定です。
ムービー3 自然対流です。

オブジェクト指向で行こう

私はオブジェクト指向が大好きです。理由はそのスマートさです。オブジェクト指向の精神は何かと言えば、「コードをなるべく抽象的、一般的に書いて使い回そう」と言う事だと思うのです。

今回の流体解析コードでは、特に速度、及び圧力、温度の扱い方がオブジェクト指向っぽくなっています。以下に流体の速度と圧力を、その理論から数値計算に乗せるまで、自分が勉強した内容をまとめました。

流体解析の理論

数値解法

差分化

境界条件

オブジェクト指向プログラミング

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