▼ 流体計測について

流体計測やPIVとは、流体の運動に関する方程式をコンピュータで解くことによって流れを観察する数値解析・シミュレーション手法。

計算流体力学とも。コンピュータの性能向上とともに飛躍的に発展し、航空機・自動車・鉄道車両・船舶等の流体中を移動する機械および建築物の設計をするにあたって風洞実験に並ぶ重要な存在となっている。

一般には次のような手順で解析が行われる。

モデルデータ作成
対象物体の形状を再現した3Dまたは2Dモデルを作成する。設計にCADを使用し、そのデータを用いることが多い。

格子生成
数値流体力学では空間を離散的に扱うため、物体形状および周りの空間を離散化する必要があり、一般には格子（グリッドあるいはメッシュとも）で表現する（一方、メッシュフリー法、粒子法などの格子を用いない手法も存在する）。格子生成には四面体を用いた非構造格子法、直方体を用いた直交格子法などさまざまな手法がある。
また、格子の数を格子点数といい、これを大きくすれば結果の精度が上がるものの解析にかかる時間が増大する。このため、境界層が存在する物体近傍や衝撃波面など、詳細な結果が求められる部位のみに多くの格子を配置する、というような工夫がなされる。

解析
コンピュータを用いて格子毎の流れ方程式の近似解を求める。計算の結果として、各格子ごとの圧力・流速・密度などが求まる。格子点数やスキーム、コンピュータの性能にもよるが、長い時間を必要とすることが多く、スーパーコンピュータが用いられることもある。

可視化
多くの場合、流れ場の把握などのために、解析結果の可視化を行なう。
具体的には、物体表面および周辺流れの圧力分布を色（等圧線、コンタ）で表現したり、流線を曲線で表したり、渦度を等値面で表したりといった具合である。画像からアニメーションを作成することも多い。

これが流体計測です。