宇宙航空研究開発機構

宇宙航空研究開発機構研究開発資料

JAXA Research and Development Memorandum

超音速機形態のフラップ舵角変更に対する自動格子生成ツール AutoFlap-GG

Automatic Grid Generator for Flap Deflection of Supersonic Transport Configuration

― AutoFlap-GG ―

永田　靖典 *

，雷　　忠 *

*

*

＊1 株式会社　菱友システムズ

＊ 2 航空プログラムグループ　超音速機チーム

Supersonic Transport Team, Aviation Program Group

現在，諏訪東京理科大学　システム工学部　機械システム工学科

2 0 0 9 年 9 月

September 2009

宇宙航空研究開発機構

Japan Aerospace Exploration Agency

AutoFlap-GG*

永田　靖典

，雷　　忠

Automatic Grid Generator for Flap Deflection of Supersonic Transport Configuration

― AutoFlap-GG ―*

Yasunori NAGATA^*1 and Zhong LEI^*2

Abstract

An automatic grid generator was developed to modify the surface shape and computational mesh automatically for a supersonic transport configuration as the leading- and trailing-edge flaps were deflected. In the design of high-lift devices with CFD technology, a large number of geometries with different combination of design parameters are required for parametric study or shape optimization to improve aerodynamic performance. Hence, it is necessary to generate the shape and grid of each case. With the automatic tool, time cost for shape modification and grid generation is dramatically reduced. In this AutoFlap-GG, the unique script language Glyph included in the grid generation software, Gridgen, is used to automate the process of shape modification and grid generation. In this report, the automatic process of shape modification and grid generation are described, and examples of the generated grid and computational result are presented.

Keywords: SST, High-Lift Device, Automatic Grid Generation, CFD

概　　　　要

　現在，

超音速機チームでは超音速航空機（

）の高揚力装置の最適設計に関する研究が 行われている．高揚力装置は，離着陸の際の低速時において揚力を増加させるためのものであり，翼前・後縁の一部 を操舵するようなフラップが多く使用される．高揚力装置の性能を検証するために，実験，数値解析を通して研究が 進められている．

解析を用いて最適設計を行うことで，より高いレベルの最適化を実現できると考えられるが，設計パラメータ に応じて多数ケースの形態について解析する必要がある．形態変更には，形状変更や計算格子生成などの前処理が伴い，

多大な労力を要する．設計期間を短縮し，コストを削減するためには，計算時間の短縮とともに形状作成や格子生成 の自動化が必要となる．

　本報告では，高揚力装置として前・後縁フラップを採用した超音速機高揚力形態について，フラップ操舵前の形状・

格子に対して修正を加えることで，フラップ操舵後の形状と計算格子を自動生成するツール

）について述べる．市販格子生成ソフト

用のスクリプト言語

を用いて，形状・

格子修正に伴う作業を自動化することで，フラップ操舵後の格子を短時間で得られるようになった．

キーワード：SST，高揚力装置，自動格子生成，CFD

*

平成 21 年 7 月 15 日受付

*¹

株式会社 菱友システムズ

*²

航空プログラムグループ　超音速機チーム

現在，諏訪東京理科大学　システム工学部　機械システム工学科

１．はじめに

　近年，計算機性能と計算手法の飛躍的な進捗により数 値流体（

）解析が多く の設計に適用され，実用的になりつつある．非線形性を 織り込んだ

解析によって，より高いレベルの設計を 実現できると考えられる．この手法は従来の風洞試験を 中心とする手法に対して時間，経費を大幅に短縮，削減 することが可能な技術である．

　一方，

を用いた設計には設計パラメータ数と設計 手法によって，数十から数百ケースの形態を解析するこ とが必要であり，形態変更の際に形状修正や，計算格子 生成などの前処理に多大な労力を要する．例えば，航空 機のような複雑な形態の場合では，この作業に非常に時 間と手間が掛かるため，CFD を適用する実機設計にとっ て，大きな障害になっている．設計期間を短縮し，コス トを低減するためには，より高性能な計算機と計算手法 の改善が要求され，それと同時に形状作成と格子生成を 自動化することが必要となる．

　宇宙航空研究開発機構航空プログラムグループは次世 代超音速旅客機の研究開発を進めてきた

の高速に合わせて設計されるため，低速の離着陸時にお いて揚力が不足してしまう．超音速機の離着陸性能を改 善するために，高揚力装置は不可欠である．本研究では，

比較的簡単な機構により実現できる前・後縁フラップを 採用した．この前縁フラップは，翼前縁の一部を下方へ 折り曲げることによって，翼前縁から剥離渦の形成を抑 制する装置である

．翼に働く抵抗力を低減させ，揚抗 比が改善される．後縁フラップは，内翼後縁付近でヒンジ・

ラインを軸にして翼の一部だけを下方へ折り曲げること で揚力を増加させ，離着陸時に必要な揚力を得る装置で ある．フラップによる空力性能向上の効果はフラップの 形状と折り曲げる舵角に大きく依存する．

を用いた最適化設計システムは，図

に示すよう に，前処理（形状生成と計算格子生成）と性能評価（

解析），最適化プロセスにより構成される．フラップ効果 を最大限に得るためには，設計パラメータを組み合わせ た多くの解析が必要となる．パラメータを変更すると，

機体形状と

計算に必要な計算格子の修正を行わなけ ればならない．多数の形状について計算を行う必要があ

るため，従来の手作業による格子生成では非常に多くの 時間が割かれることになる．

　本研究では，形状変更と格子生成に要する時間の短 縮および手作業の労力削減のために，主翼の前・後縁 にフラップを有する超音速機形態まわりの自動形状変 更・格子生成ツールを開発することを目的とする．米国

社が開発した

を利用して，超音速 機高揚力形態についてフラップを操舵させた際の形状と 計算格子を自動修正する手法を述べる．なお，本報告では，

本ツールを用いて修正前の形状・格子に対して修正を施 し，フラップ操舵後の形状・格子に作り変えることを形状・

格子生成と呼ぶこととする．

２．AutoFlap-GG 解説

2.1　概要

（

） は，フラップを有する超音速機高揚力形態について，フ ラップ操舵後の形状と計算格子の自動生成を行うツール である．格子はマルチ・ブロック構造格子を対象とする．

本ツールは，米国

社が開発した市販格子生成

ソフト

を用いて，あらかじめ作成された

フラップ操舵前の形態（基本形態）の形状・格子に対し て，形状と格子の修正を行うことでフラップ操舵後の形 状・格子を自動生成する．フラップ操舵に伴う形状・格 子の修正については

独自のスクリプト言語である

Glyph

を用いて作業を自動化した．

は格子生成が

主な機能であるが，形状データを編集する機能もいくつ か搭載しており，それらを用いて形状修正を行っている．

出力される格子データは，並列

解析ソルバーにその まま入力できるようにブロックを適当に分割した状態で 出力される．

　本ツールは

（

）を実装して おり，

を用いた対話的な実行が可能である．

は

Tcl/Tk

をベースとして，

操作用のコマンドを加え

たスクリプト言語である．

は，スクリプト言語

（

）とその

作成ツール

（

）から成る．

は，アプリケーションに組み込むた めの拡張用スクリプト言語として開発された言語であり，

インタプリタ言語，リスト処理，クロス・プラットフォ ームなどの特徴がある．

は，

用に開発された

作 成ツールキットであるが，

や

といった他の言 語でも標準的な

キットとして利用されている．

でも

を用いて

を作成することができ，これを用い て本ツールに

を実装させた．

画面にパラメータ や出力ファイル名を入力することで形状・格子生成を行 うことができる．また，

を用いずにバッチ処理で実 行することも可能となっている．

を用いる場合，ユ

Preprocessor CFDCFD

Optimizer Optimizer

図

　最適化設計ループ

ーザが手入力でパラメータを入力するため，多数ケース の処理には向かない．

を用いないバッチ処理機能を 用意することで，多数ケースの処理に対応でき，そのま ま最適化設計ループに組み込むこともできる．

　本ツールでは制限事項として，各フラップの舵角の対 応範囲を設けている．これは，対象としている機体形状 の場合，舵角の組み合わせによってはフラップとフラッ プが干渉し，形状として成り立たない場合があるためで ある．また，形状として成り立ったとしても，トポロジ ーの関係から格子が大きく歪む場合があるためである．

対応舵角範囲をさらに広げるためには，自動処理の空間 格子修正時に使用されるパラメータを調節する必要があ り，コードを書き換えなければならない．ただし，この 範囲を超えた舵角に対しても適切に格子が生成される場 合もある．

　本ツールを実行させるにはVersion 15.10 以降の

がインストールされている必要がある．これは，形状・

格子生成の元データであるフラップ操舵前の形状・格子 データ（基本形態形状・格子データ）が

を用いて作成されているためである．Gridgen では使用し ているソフトの

よりも新しい

で作成され たデータを読み込むことができない．すなわち，Gridgen

より古い

の

では，基本形態データ を読み込むことはできない．OS についてはWindows，

UNIX/Linux

ともに動作し，それぞれの

の起動スクリ

プトを用意している．

2.2　対象機体形状

　図

に本ツールの対象である超音速機の高揚力形態 を，図 3 にその平面形状を示す．以降，この形状につい てフラップ操舵していない状態を基本形態と呼ぶ．基本 形態の平面形は，宇宙航空研究開発機構航空プログラム グループで進められた小型超音速ジェット実験機の第

01次形状として採用された機体の翼胴形態を8%に縮小

したものである．寸法諸元は，全長

，スパン長

b =0.419 [m]×2

，翼面積

，主翼アスペクト 比

， 空力 平均 翼弦長（

）

である．基本形態の主翼は厚さ

を持つクランクド・アロー平板翼であり，前・後縁およ

び翼端を

頂角で尖らせたものである．主翼の平

面形には，超音速巡航時（

）で設計した結果として

型が採用され，内翼が後退角λ

を持つ亜 音速前縁であり，低速と遷音速性能の改善を考慮して外 翼が後退角λ

を持つ形状である．機体軸から 翼端方向に半スパンの

位置をキンクとして内翼と外 翼がつながる．

　高揚力装置には様々なものが考案されているが，ここ では効果的，かつ実用性の高い前縁フラップと後縁フラ ップを想定している．各フラップはフラップの平面形状 を固定し，単にヒンジ・ラインまわりに下方に折り曲げ る簡素な構造である．内翼前縁，外翼前縁にそれぞれ

枚，

後縁に

枚，計

枚のフラップを取り付ける．内翼と外翼 の前縁フラップはセグメント

枚ずつで均等に分割され る．それぞれのフラップセグメントに個別に舵角を設定 する．内翼前縁フラップの弦長はスパン方向全ての翼断 面において機軸方向で

，ヒンジ・ライン（回転 軸）は前縁に対して平行し，後退角は前縁と同じ

をとっている．外翼前縁フラップの弦長は各翼断面にお いて局所翼弦長の

，ヒンジ・ラインは前縁と異なる

後退角

をとっている．前縁フラップの舵角は前

縁を下方へ操舵する場合，正とする．後縁フラップは内 翼のみに取り付け，弦長が

を持つ．後縁フラッ プの舵角は後縁を下方へ操舵する場合，正とする．フラ ップ間には操舵時に互いに重なり合うのを避けるため，

5[mm]

の隙間を設けてある．

2.3　Gridgen 解説

は米国

社が開発した

次元格子生 成ソフトウェアである．

年以来，航空宇宙分野の

解析用格子をはじめ，機械，環境，医療など多くの 分野で活用されている．

を用いることで高品質の 格子を生成でき，複雑形状にも柔軟に対応することがで

๓⦕䝣䝷䝑䝥 䠄ෆ⩼

ᯛ䠈እ⩼

ᯛ䠈ィ

ᯛ䠅 ᚋ⦕䝣䝷䝑䝥

䠄1ᯛ䠅

LEf in-1 LEf in-2 LEf out-1

LEf out-2 TEf

図2　JAXA ジェット実験機01次形状高揚力形態

0 100 200 300 400 500

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200

LE1 LE2

LE3 LE4

TE1 230 419 110

66°

42° TE2

edge shape

㻙㻢㻚㻜㻜 㻙㻠㻚㻜㻜 㻙㻞㻚㻜㻜 㻜㻚㻜㻜 㻞㻚㻜㻜 㻠㻚㻜㻜 㻢㻚㻜㻜

㻜㻚㻜㻜 㻡㻚㻜㻜 㻝㻜㻚㻜㻜 㻝㻡㻚㻜㻜 㻞㻜㻚㻜㻜 㻞㻡㻚㻜㻜 㻟㻜㻚㻜㻜10 㻝㻜 㻟㻡㻚㻜㻜

図

　平面形状（単位：

）

きる．

は構造格子，非構造格子，ハイブリッド格子を

生成することが可能である．表面・空間格子の生成には 代数型格子生成法（

）が使用 され，楕円型格子生成ソルバー（

）を 用いた格子のスムージングが可能である．生成した格子 について，ヤコビアンやアスペクト比，ねじれなどの 格子品質をチェックする機能が搭載されている．

（

） や

（

） な ど の

（

Design

）データを取り込むことができ，これを用いて格

子を生成することができる．また，

内で

デ ータを編集することも可能である．

や

，そ の他数多くの市販ソルバー用の書式でデータを出力する ことが可能である．

をベースとしたスクリプト言

語

を用いて処理を自動化することが可能である．

では図

に示すようなボトムアップ手法で格子

生成を行う．まず，

データを読み込むなどして，物 体形状を作成する．

では曲線や曲面といった形 状を表す要素はデータベース（

）と呼ばれる．

次に，形状の角や計算領域の縁などに沿って，コネクタ

（

）と呼ばれる曲線状の格子（

）を作 成する．このコネクタは最終的にドメイン（

）の 境界とブロックの角に相当し，コネクタ上の格子点分布 を調整することで粗密を調節できる．続いて，コネクタ で囲むことによって，ドメインと呼ばれる面格子（

Grids

）を作成する．ドメインは物体表面や物理境界面，

ブロック間境界面を表すことになる．ドメイン内部の格 子点は

によって生成されるが，スムージングを施す ことによって品質の高い格子を得ることができる．最後 に，ドメインで囲むことによって，ブロックと呼ばれる 体積格子（

）を作成する．ブロック内部の格 子点も

で作成され，スムージングを施すことができる．

作成した格子にさらに境界条件などを設定した後，格子 データ，境界条件データを出力して，ソルバーに渡すこ とになる．

2.4　格子生成例と計算例

　本ツールを用いて生成したフラップ操舵後の形状・格 子の一例として，全体図を図 5に，前・後縁フラップの内・

外翼断面の形状および格子を図

にそれぞれ示す．格子 点数は約430 万点である．格子トポロジーは

を使用し，フラップ間に

個のブロックを配置している．

並列

計算を行う際の計算効率を考慮して，最終的に 計算格子は

個のブロックに分割される．この格子を用 いた

解析が現在約 1 日かかることに対して，従来の

Gridgen

を用いた手作業による格子生成では

ケースで約

1週間程度の期間を要する．本ツールならば，形状と格子

の修正が数分だけで自動的に完了し，

日で

ケース，さ らに数ケースを並行して解析することも可能となる．

䝕䞊䝍䝧䞊䝇సᡂ

≀యᙧ≧

CAD

䝕䞊䝍

䝁䝛䜽䝍సᡂ 䠄

䠅

⢒ᐦㄪ⠇

䝗䝯䜲䞁సᡂ 䠄

䠅

⾲㠃᱁Ꮚ 䝇䝮䞊䝆䞁䜾

䝤䝻䝑䜽సᡂ 䠄

䠅 䝇䝮䞊䝆䞁䜾

図

における格子生成

（ボトムアップ・アプローチ）

図

を用いて生成した格子

超音速機チームで独自に開発された

解析ソ ルバーを用いて，機体まわりの流れを解析した．図

に 代表的な解析結果を示す．このときの形状パラメータを 表

に，計算条件を表

にそれぞれ示す．図

のコンター は機体表面の圧力係数

分布を，等値線は機軸方向に垂 直する断面における総圧分布を示している．このような 大きな後退角を持った翼の場合，前縁剥離渦が大きく発 生するが，前縁フラップを操舵することによって，前縁 剥離渦が小さくなり，剥離が抑制されることになる．

３．入出力ファイルについて

3.1　入力ファイル

で使用する入力ファイルの一覧を表

に

示す．基本形態形状・格子データはフラップ操舵前の基 本形態の形状・格子ファイルであり，

を

用いて作成される．パラメータファイル“

param

”には出力ファイル名と各フラップの舵角が記述さ

れる．パラメータファイルの書式を図

に示す．ここで”

#

”で始まる行はコメント行であり，読込時に無視される．

出力ファイル名は絶対パス，相対パスどちらでもよいが，

相対パスの場合には

のインストール先ディ レクトリを基準として記述する必要があるため，絶対パ スで記述することを推奨する．フラップ舵角は度（

） で記述する．

を用いて対話的に実行する場合には，

GUI

の入力欄に記述することで自動的にパラメータファ イルが作成されるため，別途用意する必要はない．

を用いずバッチ処理を行う際には，

起動前 にあらかじめ書式に合わせてパラメータファイルを作成 する必要がある．入力ファイルは全て

のイ ンストール先ディレクトリに置かれる．

3.2　出力ファイル

の出力ファイルの一覧を表

に示す．出

力ファイルは，生成結果データ，履歴保存用データに大 きく分けられる．生成結果データには格子データと境 界データがある．格子データは，マルチ・ブロックの

K=40%

（

）

（内翼）

（

）

（外翼）

図

　翼断面格子（左：前縁側，右：後縁側）

フラップ 舵角

Lef in-1 29.00 Lef in-2 31.00 Lef out-1 23.30 Lef out-2 26.70

TEf 10.00

表

　計算例のフラップ舵角

図

解析結果（機体表面：

分布，断面：総圧分布）

支配方程式

方程式 乱流モデル

一様流流速

迎角

レイノルズ数

表

　計算パラメータ

ファイル名 説明

AutoFlap-GG_original.dba

基本形態形状データ

基本形態格子データ

AutoFlap-GG.param

出力ファイル名，舵角の入力

ファイル

表3　入力ファイル一覧

PLOT3D

形式でテキストデータとして出力される．境界 データには，計算で必要となる境界条件を記述したファ

イルと

を用いて可視化を行う際に使用する

ファイルがある．境界データは，

でソルバーに

“

”を選択した場合の書式で出力され，境界条件

は，

超音速機チームで開発された並列

解析ソ ルバー

用の値で出力される．履歴保存用データに

は

用のファイルと実行履歴を記述したログファイ

ルがある．

用ファイルは，生成された形状データ と格子データが別々のファイルに収められる．生成時に 使用したフラップ舵角の値や格子品質チェックの結果は ログファイルに記述される．特にフラップ舵角は生成さ れた形状や格子から読み取るのは困難であるので，ログ ファイルを格子データなどと一緒に残すことが望ましい．

　各出力ファイルは

画面，もしくはパラメータファ イルで指定したディレクトリ，ファイル名で出力される．

ただし，

をバッチ処理用に実行させた場合

には，ログファイルは

のインストール先デ ィレクトリに“

”の名前で出力される．

４．操作手順

のインストール方法，操作手順について

解説する．

　本ツールを用いた形状・格子生成方法は次のように分 けられる．

　•　形状・格子の自動生成 　•　形状・格子の半自動生成 　•　バッチ処理

　以下に，それぞれについて説明を行う．

4.1　インストール方法

を実行するには

以降が必要

となる．

がインストールされていない場合には，

先に

のインストールを行う．

(

)

の構成ファイルをディレクトリ構造を維 持したまま適当なディレクトリに置く．

(

)

の起動コマンド，インストール先を確認し，

AutoFlap-GG

の起動スクリプトを修正して，起動スク

リプトから

が起動するようにする．起動スク リ プ ト に は

用（ 図

） と

用（ 図

）があるので，使用環境に該当する

のものを使 用する．修正するのは変数“

”（図中の下線部）

である．

(3)

を 実 行 す る に は， 修 正 し た 起 動 ス ク リプトを実行する．実行すると自動的に

と

の

が起動する．

4.2　GUI 画面

には対話的な実行を可能にするために

が実装されている．図

にパラメータ設定用

を示 す．この

は，基本形態データファイル名表示欄，パ ラメータ入力欄，出力ファイル名入力欄，実行ボタン群，

実行経過表示欄で構成される．

を立ち上げるとすで に入力欄には何らかのパラメータが入力されている．こ の値は初回起動の場合には適当な値が入力され，次回以 降は前回実行時の値が入力されるようになる．具体的に

は，

のインストール先ディレクトリにある

AutoFlap-GG.param

内の値が入力欄に入力された状態で

GUI

が立ち上がる．

　基本形態データファイル名表示欄には基本形態形状・

格子データのファイル名がパスを含めて表示される．こ の欄は使用するファイルの確認用であり，変更すること はできない．

　パラメータ入力欄では各フラップの舵角を入力する．

舵角は度（

）で入力する．基本的には対応舵角範 囲内の値を入力すべきであるが，範囲外の値を入力する こともできる．この場合，形状は生成されるが，適切な 格子が生成されるとは限らないため，必要に応じて後か ら手動で修正を行う（

節参照）．

　出力ファイル名入力欄では各出力ファイルの名前を入 力する．出力ファイルについては

節を参照すること．

出力先ディレクトリを指定するには，絶対パス，もしく

2XWSXW)LOH1DPH

&XVHU667$XWR)ODS**667B/(IODSGED

&XVHU667$XWR)ODS**667B/(IODSJJ

&XVHU667$XWR)ODS**667B/(IODSJUG

&XVHU667$XWR)ODS**667B/(IODSEQG

&XVHU667$XWR)ODS**667B/(IODSJUGIYEQG /(IODSDQJOHV

拡張子 説明

.dba Gridgen

用格子データ

.gg Gridgen

用格子データ

.grd PLOT3D

形式（

）格子データ

.bnd

境界条件データ

.grd.fvbnd FIELDVIEW

用境界情報データ

.log

ログファイル

図

の書式

表

　出力ファイル一覧

は

のインストール先ディレクトリを基準と した相対パスを用いる．各入力欄の右側にあるボタンを 押すことでファイル選択ダイアログが表示され，このダ イアログを用いて出力先を指定することが可能である．

Database

ファイル（

用形状データファイル）名を 入力する際に，ファイル選択ダイアログを用いて出力先 を指定すると，他の出力ファイル名，ログファイル名の 入力欄には，

ファイル名の拡張子のみを変えた ファイル名が自動的に入力される．このとき，各ファイ ルの拡張子は表

に示す拡張子に設定される．

　実行ボタン群では各処理を実行するためのボタンが配 置されている．形状・格子生成，格子品質チェック，

目視による格子確認，ファイル出力，ツールの終了をそ れぞれ実行するボタンがある．ファイル出力ボタンは，

GUI

起動時には選択不可となっているが，格子品質チェ ックを行い全てのヤコビアンの値が正となれば，選択す ることが可能となる．

　実行経過表示欄では実行中の経過もしくは実行後の結 果が表示される．表示される内容は，実行日時，舵角の値，

処理内容，格子品質の情報，出力ファイル名である．表 示された内容はそのままログファイルにも書き出される．

舵角の値を後日確認する場合には，ログファイルを見れ ばよい．

$XWR)ODS**EDWYHUE

#HFKRRII

*ULGJHQ,QVWDOO3DWK VHW

JJBSDWK &?DSSOL?3RLQWZLVH?*ULGJHQ9?:LQ?ELQ

LI EJRWREDWFK QRUPDO

HFKRAAA1RUPDO0RGHA!A!A!

JJBSDWK?JULGJHQH[H?VUF?PDLQJOI JRWRHQG

EDWFK

HFKRAAA%DWFK0RGHA!A!A!

JJBSDWK?JULGJHQH[H?VUF?PDLQEJOI HQG

(QG

図

用起動スクリプト

ELQVK

$XWR)ODS**VKYHUE

*ULGJHQ,QVWDOO3DWK JJBSDWK DSSOL*5,'*(1JULGJHQ

LI>HT@WKHQ HFKR1RUPDO0RGH!!!

JJBSDWKJULGJHQVUFPDLQJOI HOVH

LI> E@WKHQ HFKR%DWFK0RGH!!!

JJBSDWKJULGJHQVUFPDLQEJOI HOVH

HFKR(UURU8QNQRZQ3DUDPHWHU IL

IL (QG

図

用起動スクリプト

（

）　　

図

　パラメータ設定用

パラメータ入力欄

出力ファイル名入力欄

実行ボタン群

実行経過表示欄 基本形態データファイル名

表示欄（確認用）

4.3　操作の流れ（形状・格子の自動生成）

を用いた対話的な実行によって，形状・格子を自 動的に生成する手順について述べる．本ツールを利用す る際の最も一般的な方法である．

(

) 起動スクリプトから

および

を起 動させる．

(

) 表示された

のパラメータ入力欄に各フラップの舵 角を度（

）単位で入力する（図

）．

(

) 出力ファイル名入力欄に出力ファイル名をパスを含め て入力する．このとき，入力欄右側のボタンを押すこ とで，ファイル選択ダイアログを用いた入力を行うこ ともできる（図

）．ファイル選択ダイアログから行 う場合には，

の出力ファイル名を選択すれば，

残りの出力ファイルのファイル名が

ファイル 名の拡張子違いのものに自動で変更される（図

）．

(

) 入力を終えたら実行ボタン群の「

」ボタンを 押し，形状・格子の自動生成を行う（図

）．実行中，

処理の経過を

画面上で確認することができ（図

），処理内容を示すメッセージが実行経過表示欄に 表示される．

図

　フラップ舵角の入力

図

　出力ファイル選択ダイアログの表示

図

　出力ファイル名の入力

(

) 形状・格子の自動生成が終了すると，格子品質チェッ クが行われ，ヤコビアンの値が実行経過表示欄に表 示される（図

）．ここで，ヤコビアンの値が全て正

（

）であることを確認する．

図

図

実行画面

図

　格子品質チェックの結果

(

) 「

」ボタンを押すと，

画面を操作し，

拡大縮小，回転，平行移動させることができるように なるので，目視で格子を確認する（図

）．確認を終 えたら

を押し，

画面に戻る．

図

　格子の目視での確認

(

) 目視での確認でも問題がなければ，「

」ボタンを 押して，生成された形状・格子データをファイルに出 力する（図

）．

(

) 他の舵角についての形状・格子を続けて生成する場合 には，そのまま (

) の，フラップ舵角の入力に戻る．

終了する場合には，「

」ボタンを押し，

を終了させる（図

）．

4.4　操作の流れ（形状・格子の半自動生成）

を用いた対話的な実行によって，形状・格子を自 動生成後，

を用いて手動で格子の修正を行う手順 について述べる．これは

の対応舵角範囲外 の舵角について自動格子生成を行い，その結果適切な格 子が得られなかった場合に用いられる．

(

) 「

」ボタンを押し，形状・格子の自動生成を行 うところまでは，

節の (

) ～ (

) と同じである．

(

) 形状・格子の自動生成が終了したら，「

」ボタン を押して

を一旦終了させる．

(

) その後，

を用いて格子の修正を行う．このとき，

各ブロックのグループ名とインデックスの方向（

,

,

方向）を変えないようにする．これらの情報はファ イル出力前のブロック結合・分割の際に使用される．

ブロックを作り直す場合にもこれらの情報は元のブロ ックと同じ状態にする必要がある．格子の修正が終了 したら，メニューから「

」－「

」 を選択，もしくは「

」－「

」を選

択後，

のインストール先ディレクトリ内

にある“

”を選択して，

を再 度起動させる．

(

)

の

が表示されたら，「

」 を押し，格子品質チェックを行う（図

）．これ以降，

実行経過表示欄に表示されるメッセージはログファイ ルに追記される．

図

　データ出力の実行

図

　ツールの終了

図

(

) 格子品質チェックで全てのセルのヤコビアンの値が正 であれば，「

」ボタンが有効になる．ヤコビアン に問題がある場合には (

) に戻り，「

」ボタンを押 して，再度格子の修正を行う．

(

) ヤコビアンに問題がなければ「

」ボタンを押して 形状・格子データをファイルに出力する．

(

) 他の舵角についての形状・格子を続けて生成する場合 には，そのまま舵角，出力ファイル名の入力に戻る．

終了する場合には，「

」ボタンを押し，

を終了させる．

4.5　操作の流れ（バッチ処理）

を用いず，バッチ処理によって形状・格子生成か らデータ出力までを全て自動で行う場合の手順について 述べる．最適化設計ループに組み込む場合など，人を介 さず，指定されたパラメータに従って自動的に形状・格 子を生成する場合に用いられる．

(

) パラメータファイル“

”を作成し，

各フラップの舵角と出力ファイル名を記述する．パラ メータファイルの書式については

節を参照するこ と．

(

) パラメータファイルを

のインストール 先ディレクトリに置き，

および

を起動させる．このとき，コマンドライン引数とし て“

”を与える．“

”を与えることで

およ

び

はバッチモードで実行され，バック

グラウンドで自動的に処理が行われるようになる．

GUI

使用時に実行経過表示欄に表示されるメッセー ジは，標準出力に出力される．この際のログファイ

ルは，

のインストール先ディレクトリに

“

”の名前で出力される．起動時のコ マンドは以下のようになる．

Windows

の場合

> AutoFlap-GG.bat –b

の場合

> AutoFlap-GG.sh -b

５ .　AutoFlap-GG 処理内容

5.1　概要

の処理とデータの流れを図

に示す．

AutoFlap-GG

は自動処理部と

部に大きく分けられ，

自動処理部は形状・格子生成処理，格子品質チェック，

データ出力の

つのルーチンで構成されている．自動処 理部と

部とは独立して実装されているため，通常の

を介した処理とバッチモードでの処理は全く同じル ーチンが用いられる．

画面で入力された値はパラメ

ータファイルに一旦出力され，自動処理部で再び読み込 んでいる．バッチモードで動作させる場合には，あらか じめユーザがパラメータファイルを用意しておき，自動 処理部で同様に読み込んでいる．このように

を介す る場合にもパラメータファイルを用いることで，同じル ーチンをバッチモードでも使用できるようにしている．

　起動スクリプトは

を起動させ，起動直後に指定 された

ファイル，すなわち

を実行させ

ている．

にコマンドライン引数として

スク

リプトファイル名を与えることで，

起動直後にそ

の

が実行される．また，“

”のオプションを付け

ることで

がバッチ処理用にバックグラウンドで実

行されるようになる．

を起動させるコマンドの書 式は以下のようになる．

Gridgen

を起動させる場合（通常使用）

> gridgen

Gridgen

起動直後に

を実行する場合

> gridgen ”Glyph ファイル名”

バッチ処理用に

を実行する場合

> gridgen –b ”Glyph ファイル名”

　起動スクリプト実行時にコマンドライン引数を指定し ない場合には

が表示される．このとき，

のインストール先ディレクトリにすでにパラメータファ イルが存在している場合には，パラメータファイル内の 値が自動的に

上の入力欄に入力される．パラメータ ファイルが存在しない場合には，適当な値が入力される．

GUI

画面上の「

」を除くいずれかのボタンを押すと，

GUI

画面で入力した舵角や出力ファイル名がパラメータ ファイルに出力され，その後，それぞれの処理に入る．

形状・格子生成処理では，もしパラメータファイルや基 本形態形状・格子データの読込に失敗すると，

画面 に戻る．無事形状・格子を生成できると，続けて格子品 質チェックの処理に移行する．格子品質チェックは単独 でも実行できるようになっている．これは，自動生成さ れた格子を

を用いて手動で修正する場合，格子修 正後に品質チェックのみを行う必要があるためである．

格子品質チェックで全てのヤコビアンが正であることを 確認すると，「

」ボタンが有効になり，データ出力に 移行することができるようになる．格子品質チェックを パスするまでは「

」ボタンは無効になっており，デ ータ出力を実行することはできない．データ出力と形状・

格子生成処理とは独立であるので，出力ファイル名を取

得するために，データ出力の最初で再びパラメータファ

イルを読み込んでいる．自動処理部で出力されたメッセ ージは

画面の実行経過表示欄に表示されると同時に，

ログファイルにも出力される．

画面の「

」ボタン を押すことで，

が終了し

の通常の操 作が行えるようになる．この状態で再び

スクリプ トを実行することで，

を起動し，

画面に 戻ることもできる．

　一方，バッチモードでは図

中の赤い矢印の順に処理 が行われる．バッチモードで

を実行させると，

GUI

を通らず，そのまま自動処理部に入る．自動処理部 では，形状・格子生成処理，格子品質チェック，データ 出力の順に実行される．データ出力が終わると，

を終了させ，一連の処理が終了する．

　自動処理部における各処理の詳細は次節以降で述べる．

5.2　形状・格子生成処理

　形状・格子生成処理は，

で中心的な処理 を行うルーチンであり，形状・格子生成に関わる処理は 全てこのルーチンに集約されている．形状・格子生成処

理は，コードの独立性を確保するためにパラメータフ ァイルおよび基本形態形状・格子データの読込から始ま る．基本形態形状・格子データから必要なエンティティ

（

）の

を取得し，形状・格子の修正を順次行って

いる．ここでエンティティとは，形状データ（曲線，曲面）

やコネクタ，ドメイン，ブロックをまとめて表す用語で ある．各処理の詳細を以下に述べる．

5.2.1　パラメータファイル読込

　パラメータファイルを読み込み，各フラップの舵角を 取得する．ここでパラメータファイルは，

の インストール先ディレクトリ上に“

” の名前で置いておく必要がある．パラメータファイルの 書式については

節を参照すること．

5.2.2　基本形態形状・格子データ読込

　基本形態形状・格子データとして，

用形状デー タファイル（

）と

用格子データファ イル（

）を読み込む．

では，生 ᱁Ꮚရ㉁䝏䜵䝑䜽

GUI

ᇶᮏᙧែ᱁Ꮚ䝕䞊䝍 䠄Gridgen䝣䜯䜲䝹䠅 䝟䝷䝯䞊䝍

䝣䜯䜲䝹

ᙧ≧䞉᱁Ꮚ⏕ᡂฎ⌮

䝕䞊䝍ฟຊ

ᇶᮏᙧែᙧ≧䝕䞊䝍ㄞ㎸

䝟䝷䝯䞊䝍䝣䜯䜲䝹ㄞ㎸

ᙧ≧ಟṇ

⾲㠃᱁Ꮚಟṇ

✵㛫᱁Ꮚಟṇ

䝲䝁䝡䜰䞁䞉䝏䜵䝑䜽

䝗䝯䜲䞁⤖ྜ

䝣䜯䜲䝹ฟຊ 䝤䝻䝑䜽⤖ྜ

䝤䝻䝑䜽ศ๭

ቃ⏺᮲௳タᐃ

᱁Ꮚ䝕䞊䝍䠄*.grd䠅

ቃ⏺᮲௳䝕䞊䝍䠄*.bc䠅 ᙧ≧䝕䞊䝍䠄*.dba䠅

FIELDVIEW

⏝ ቃ⏺䝕䞊䝍 䠄*.grd.fvbnd䠅

䝻䜾䝣䜯䜲䝹䠄*.log䠅

Gridgen⤊஢

Glyph⤊஢

䝟䝷䝯䞊䝍䝣䜯䜲䝹ㄞ㎸

㉳ື䝇䜽䝸䝥䝖

㉳ື

Glyph

㉳ື

㛤ጞ

⤊஢

䜶䝷䞊Ⓨ⏕᫬䛾ὶ䜜 䝞䝑䝏ฎ⌮᫬䛾ὶ䜜 䝕䞊䝍䛾ὶ䜜 䝣䜯䜲䝹 ฎ⌮䛾ὶ䜜

䜶䞁䝔䜱䝔䜱IDྲྀᚓ ᇶᮏᙧែ᱁Ꮚ䝕䞊䝍ㄞ㎸

ᇶᮏᙧែᙧ≧䝕䞊䝍

“Execute”

“Check Jacobian”

“Save”

“Exit”

図

の処理とデータの流れ

成する形状・格子の基準として基本形態形状・格子を用 いており，これに対して修正を加えることにより形状・

格子生成を自動化している．基本形態は各フラップの舵

角が

の，操舵前の状態を指し，この形態に対する

形状・格子がそれぞれ基本形態形状・格子である．生成 される格子の格子点数，トポロジー，および格子間隔は 基本形態格子と同じになるように処理が行われる．その ため，基本形態格子の格子間隔やコネクタ形状等を修正 することで，

のコードを書き変えることな く，生成される格子をある程度制御することができる．

格子点数，トポロジーの変更に対応するためにはコード を修正する必要がある．基本形態形状・格子データは

AutoFlap-GG

のインストール先ディレクトリに置いてあ

り，基本形態形状データファイルが“

dba

”，基本格子データファイルが“

gg

”である．

5.2.3　エンティティ ID の取得

　形状・格子修正に必要なエンティティの

を基本形態 形状・格子データから取得する．

ではコネクタやド メイン等を修正する際，その修正するエンティティの

を指定しなければならない．この

を取得する方法は複 数あり，エンティティの種類によっても異なる．ここで はエンティティ

の取得方法について述べる．

では各エンティティの

は文字列で表される．

そのため，

そのものを保持しておく方法がある．しか し

には一貫性がなく，同じエンティティに同じ

が常 に割り振られるわけではない．データの読込や修正など の処理の順番が異なると，同じ

を使用していても異な るエンティティが選択される恐れがある．この方法は再 現性が確保できない可能性があるため基本的には使用す べきではない．

に搭載されている

のジャー ナリング機能を使用して生成されるスクリプト内でも，

直接

を用いる方法はとっておらずエンティティ番号か ら取得している．

　コネクタ

は，コネクタ番号，グループ名，ドメイン，

境界条件名から取得することができる．ここで境界条件 名からの取得は

次元格子作成時のみ可能である．ドメ インから得る場合には，指定されたドメインを構成する エッジに対応するコネクタの

を得る．グループ名，ド メイン，境界条件名から取得する場合，

つもしくは複数 の

を一度に取得することになる．なお，グループ名は コネクタ，ドメイン，ブロックそれぞれ別々に定義され，

コネクタに関するグループにはコネクタのみが含まれて おり，ドメイン，ブロックについても同様である．

　ドメイン

は，ドメイン番号，グループ名，コネクタ，

ブロック，境界条件名から取得することができる．ここ

エンティティ の種類

指定元 関連プロシージャ

コネクタ 番号

グループ名

ドメイン

境界条件名

ドメイン 番号

domGetByNum

グループ名

コネクタ

ブロック

境界条件名

ブロック 番号

グループ名

ブロック名

ドメイン

体積条件名

データベース

（形状データ） 番号

名前

ドメイン

表

　エンティティ

の取得

で境界条件名からの取得は

次元格子生成時のみ可能で ある．コネクタから取得する場合には，指定されたコネ クタをエッジに持つドメインの

を得る．ブロックから 取得する場合には，指定されたブロックを構成するフェ イスに対応するドメインの

を得る．グループ名，コネ クタ，ブロック，境界条件名から取得する場合，

つもし くは複数の

を一度に取得することになる．

　ブロック

は，ブロック番号，グループ名，ブロック名，

ドメイン，体積条件名から取得することができる．ドメ インから取得する場合には，指定されたドメインをフェ イスに持つブロックの

を得る．体積条件は，解析時に セルが流体か固体かを識別するときなどに使用されるパ ラメータである．グループ名，ドメイン，体積条件名か ら取得する場合，

つもしくは複数の

を一度に取得す ることになる．

　データベース

は，データベースの番号，名前，ドメ インから取得することができる．ドメインから取得する 場合には，ドメインのスムージング時に格子点が投影さ れる先のデータベースの

を得る．

　実際に

内で

を取得する際には，

で用意 されているプロシージャ（

言語における関数とほぼ同 じものであり，

における呼び名）を用いるだけで よいものと，プロシージャを組み合わせなければならな いものとがある．また，各方法を組み合わせることによ って，より細かい条件を用いてエンティティの

を取得 することも可能となる．表

にエンティティ

取得方法 と関連するプロシージャをまとめる．

　AutoFlap-GG

では，基本形態形状・格子を修正したと

してもコードを修正する必要が生じない方法を採用した．