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ソフトウェアサポートブログ

Geometerチュートリアル(ねじれの位置関係の棒の作成例)

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今回は図のような、計算領域の中央に円柱(fluid)があって、その横に斜めにねじれの位置関係に別の円柱(bar)がある場合のGeometerによる設定方法について説明します。
 
 
まず、amaze.exeで作業フォルダを設定します。DATA FOLDERボタンをクリックして作業で使うフォルダーを選択してください。以降はすべての作業はこのフォルダ内で行われます。
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次にGeometerを起動してください。Geometerが開いたら、FILEメニューのNew scriptを選択してください。
するとこのようなダイアログが出ますので、任意のファイル名と計算したい範囲を入力します。ここではファイル名「test」、範囲をx、y、zそれぞれ-100~100としました。(単位は計算の時にHiPhiで設定します。)
 
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すると次のような画面に変わります。
 
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次に各パーツを作成していきます。パーツは属性として材質毎に異なるregion(領域)を設定する必要があります。
 
真ん中に液流のパーツを作ります。EDITメニューのAdd partを選択してください。パーツを追加するダイアログが出ますので、Part typeをCylinder(円柱形のパーツ)、Part nameを「fluid」(名前は何でも構いません)とし、RegionはREGION002(領域2)を選択します。(領域1は計算領域全体を表すSolutionVolumeとしてすでに自動的に作られています。) 
 
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Radius(半径)を例えば10、Height(高さ)を200とします。そしてOKをクリックして完了です。すると画面には円柱の断面が表示されます。これは円柱がz軸の向きに倒れていることを示しています。
 
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表示をY軸に垂直なものに変更するために、VIEWメニューのY normal axisを選択すると下図のように表示されます。
 
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これを90度回転させてY軸方向に立てるにはEDITのEdit partを選択し、fluidのボタンをクリックしてOKボタンをクリックします。
 
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そしてダイアログのRotationのX rotation (x軸に関して回転)のところに90を入力してOKをクリックします。
VIEWメニューのZ normal axisを選択して表示を戻します。
 
 
つぎに棒状の電極を追加します。
同様にEDITのAdd partでPart typeをCylinder、Part nameをbar、RegionをREGION003とし、Radius(半径)を10、Height(高さ)を100とします。
このままではfluidと4重なった位置になりますので、位置をずらします。ShiftのX Shiftを例えば50、Z shiftを例えば-50とします。
またこの棒を傾けるため、RotationのX rotationを例えば-10とします。
OKをクリックすれば完了です。
   
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VIEWメニューのOrthogonal/Paerspectiveを選択し、さらにVIEWメニューのGrid controlを開いてDisplay reference axesとDisplay solution volumeのチェックボックスをチェックしてOKをクリックすれば下図のような三次元表示にもできます。
 
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もう一度Orthogonal/Paerspectiveを選択すれば元の表示に戻ります。
 
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形状の入力が終わりましたので、メッシュの設定を行います。FOUNDATIONメニューをクリックしてください。
図のように基本メッシュが表示されます。
メッシュの間隔を場所によって変えてみます。棒のある所だけ間隔を小さくしてみましょう。X AXISメニューのDivide zone (X)を選択し、fluidの少し左をクリックすると縦に濃い線が表示されx方向の領域が分割されます。再度Divide zone (X)を選択し、barの少しm右をクリックします。これでx方向の領域が3分割されました。
X AXISメニューのChange element size (X)を選択し真ん中の領域をクリックし、現れたEnter element sizeのダイアログボックスに例えば1.5と入力してOKしてください。
すると下図のように真ん中の領域のみが細かいメッシュになりました。
 
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VIEWメニューのX normal axisを選択して表示をZY面にし、同じようにY AXISメニューを使ってY方向も中央のbarがあるあたりの細かくしてみてください。 
 
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同様にZ AXISメニューを使ってZ方向も中央のfluidがあるあたりの細かくしてみてください。
 
メッシュの設定が終わったら、RETURNメニューをクリックして元の画面に戻ります。FILEメニューのSave scriptをクリックして.MINファイルを保存します。
 
次に作成した.MINでメッシュを作成します。amaze.exeからMETAMESHを起動してください。
 
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FILEメニューのLoad MIN fileを選択して先ほどのtest.MINを選択します。 
PROCESS MESHメニューをクリックするとメッシュ生成が行われ、問題がなければ画面下にPress any key or mouse button to continue…と表示されますので、マウスで画面内をクリックするか何かキーを押しますと作業が終わります。
PLOT2Dメニューをクリックするとメッシュ分割の断面図が表示されます。
上のX、Y、Zと書かれたボタンで表示する面の方向を変えたり、赤い三角のボタンで表示する位置をずらしたりしてメッシュを確認することができます。  
 
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このままでも計算は可能ですが、さらに形状をフィッティングさせたい場合は、MINファイル内のコマンドを直接書き換える必要があります。
MetaMeshでFILEメニューのEdit fileでtest.MINを開き、
PART 
Region: REGION002
Name: fluid
の下の* Surface Partの行の*を取り、PartNoを1に変更します。
同様に、
PART 
Region: REGION003
Name: bar
のところも変更してください。変更後は下図のようになります。 
 
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FileメニューのSaveでファイルを保存しExitでファイルの編集を終了してください。
 
再度FILEメニューのLoad MIN fileを選択して先ほどのtest.MINを選択します。PROCESS MESHメニューをクリックするとメッシュ生成が行われ、問題がなければ画面下にPress any key or mouse button to continue…と表示されますので、マウスで画面内をクリックするか何かキーを押しますと作業が終わります。
PLOT2Dで確認すると先ほどより滑らかな曲線でメッシュ分割が行われたことがわかります。
 
RETURNメニューで元の画面に戻り、FILEメニューのSave meshでメッシュファイル(.MDF)を保存してメッシュの作成は完了です。
 
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TrakとOmniTrakでの電子ビームの中和(開発元ブログ)

電子ビームの中和は、電界が印加されていない輸送領域で起こります。この場合、残留バックグラウンドガスとの衝突から生じるイオンが蓄積し、ビームの空間電荷によって発生する電界を打ち消します。
最近のお客様からの問い合わせをいただき、TrakOmniTrakのビームダイナミクスにおいて中和の効果を表す方法を調べてみました。 Trakの現在のバージョンには中和を表現するための簡単な方法がありますが、OmniTrakには新しい機能を追加する必要があることがわかりました。
 
非相対論的ビームの中和を表すのは簡単です(自己磁場はごくわずかであるため)。両方のプログラムでTrackモードを使用することによってビーム生成電界を単に無視すればよいということになります。
ビームダイナミクスに関して中和は、ビーム生成磁場が重要な役割を果たす相対論的電子に対してのみ重要となります。
 
まず、2次元のTrakプログラムについて説明します。ビーム輸送解では、唯一の電場源はビーム空間電荷です。目標は、ビームで発生した磁場を変えずに電場の力を減らすことです。この方法は、ビーム輸送領域にεr>1の比誘電率を導入することによってEStatの電場分布を修正することで可能です。所与の空間電荷密度に対して、電場は影響を受けずに係数1/εrだけ減少します。
 
図1のビーム磁場計算結果は、標準のConvergingBeamの例題ファイルに対する効果を示しています。図1aは、εr=1の解を示し、図1bはεr=50の場合です。最大ビーム発生電位は147 kVから9 kVに低下しています。唯一の重要な点は、次のタイプのステートメントを追加することです。
 
VACUUM(E)= 1
 
Trak入力スクリプトのParticlesセクションに移動します。このコマンドは、εr = 1でRegionへのMaterialプロパティのデフォルトの割り当てを上書きします。図1bにおいて、自己磁場は入射点の近くにビームピンチを生じさせます。メッシュ解像度は細いネック部分でのビーム電場の計算にはおそらく不十分であるため、この点から下流の解は不正確になる可能性があることを認識することが重要です。
 
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図1. ConvergingBeamの例題のTrack計算の結果。a) 中和されていないビームb) 中和されたビーム。
 
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図2.相対論的近軸電子運動の方程式
 
 
OmniTrackはSChargeモードではビーム磁場を独立して計算しないため、プログラムを修正する必要がありました。図2(OmniTrakのマニュアルから抜粋)は、SChargeモードのRelApproxオプションの基本式を示しています。
この式は、電場が印加されていない領域での近軸相対論的電子ビームに対して成り立ちます。中和されていないビームの場合には、電気力と磁力の合計を表すために、軌道追跡中に電気力が1/γ^2倍されます。
 
この方程式は、中性化ビーム輸送へのアプローチを示唆しています。磁力は仮想の電気力に -β^2を掛けたものに等しくなります。新しいコマンドNeutApproxがSChargeモードのParticlesセクションに記述されると、OmniTrakは標準的な方法で電場を計算しますが、-β^2 Eの電場を適用して粒子ダイナミクスを計算します。
 
図3は、標準のOmniTrak例題ファイル、CircExpandの結果を示しています。図3aと3bは、RelBeamモードとSChargeモードのRelApproxオプションの粒子軌道と静電ポテンシャルをそれぞれ示しています。図3cは、SChargeモードのNeutApproxオプションの粒子軌道と仮想ビーム電界(ビーム生成磁界に比例)を示しています。 
 
Trakの結果と同様に、狭いピンチ部の下流の軌跡は正確ではありません。出力電界ファイルには、ビームで生成された電界に関する情報はありません(理論的にはゼロ)が、ビーム磁界のマッピングには使用できます。定量値の計算は、E(V/m)に-π/cを掛けてB(テスラ)を求めます。
 
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図3. CircExpandの例題に対するOmniTrakの結果a)RelBeamモード。b)RelApproxオプションを使用したSChargeモード。 c)NeutApproxオプションを使用したSChargeモード。

GamBetのContour plot(等高線図)

GamBetの等高線図で上図のように、表示が部分的に空白になってしまう場合があります。
これは、粒子数が多い場合などで、ノイズが多いため、等高線のベクトル数が非常に多くなってしまうために起こる問題です。GBViewの等高線のベクトルは数の上限が5000までなので、ベクトル数が5000を超えてしまうと表示されなくなってしまうためです。
問題を解決するには、以下の方法があります。
  1. Dose analysisyメニューのSmooth doseで、ドーズデータをスムーズ化する。(下図)
  2. 値の表示範囲のLower limitをゼロより少し大きくする。
  3. ログスケールのプロットにする。

contour1.png

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ソフトウェアアップデート

ソフトウェアのアップデートを行いました。保証書に書かれているURLからダウンロードして頂くことができます。

最新版はBasic(32ビット版)はアルファベット10文字のレジストレーションコード、Pro(64ビット版)は6から始まる数字9桁のレジストレーションナンバーに対応しております。これらのレジストレーションコード/ナンバーをお持ちでない方は info@asl-i.com までお問い合わせください。

アップデート内容:

GenDist

  • ANALYSIS/BEAM TRANSFORMATIONダイアログの問題を修正しました。NORMAL PLANE方向の軸を認識していませんでした。

PhiView, MagView, HWV, Aerial, RFE3View

  • MATRIX FILEコマンドを面や線上でも出力できるように改良いたしました。Nx, Ny, Nzに0を入力すると、x, y, z面の決まった位置(例えば [xmin+xmax]/2)に日付が出力されます。

MetaMesh

  • 2次元投影図のルーチンの問題を修正しました。インタラクティブビューのコントロールアイコンが間違った位置に出ていました。

Geometer, MetaMesh

  • TURNINGコマンドでマイナスの値がある場合にレポートされるようにバグを修正しました。
  • 電場により低エネルギーの電子がSECONDARY領域の表面から離れられない場合に、SECONDARY領域に電流を定義する際の問題を修正しました。

TDiff, HeatWave

  • 領域の温度や熱源のソースファイルの値の表の補間処理の改良しました。時間tが表中の時間の最大値tmaxを超えた場合にはt = mod(t,tmax)となります。これは周期的な波形やパルス列の定義を補助します。

HeatWave

  • RFE3、GamBet、Aetherから熱源ファイルを読み込む際に、規格化係数SFactが確実に適用されるようにプログラムを修正しました。

TriComp Pro Mac OS版リリース

2次元有限要素法数値解析ソフトウェアTriCompシリーズProのMac版がリリースされました。

価格はWindows版と同じになります。なおMac版はPro版のみとなります。

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RFE3アップデート

ソフトウェアのアップデートを行いました。保証書に書かれているURLからダウンロードして頂くことができます。

アップデート内容:

RFE3 2017.9.13

  • パラレルプロセスが正常に機能しない問題を修正しました。

RFE3アップデート

ソフトウェアのアップデートを行いました。保証書に書かれているURLからダウンロードして頂くことができます。

アップデート内容:

RFE3 2017.8.23

  • INITVALコマンドによって以前の計算結果ファイルを読み込む際に発生していたエラーを修正しました。

ソフトウェアアップデート

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アップデート内容:

HeatWave 2017.8.13

  • 時間依存の熱源移動機能の導入に付随したエラー(定常モード計算でGamBetおよびAetherソースファイルをロードする際のアクセスエラー)を修正しました。

Amaze, TriComp 2017.8.13

  • 代数関数インタプリタを改訂して、数式からスペースとタブ文字を取り除くようにしました。

OmniTrak 2017.8.13

  • REFERENCE診断コマンドの動作を、マニュアルの記述と整合性を持つように修正しました。 XRef、YRef、ZRefに特定の値がない場合、コードはビーム位置の平均値を使用します。 XRef、YRef、ZRefの寸法は、DUnitで設定した単位で入力してください。

ソフトウェアアップデート

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最新版はBasic(32ビット版)はアルファベット10文字のレジストレーションコード、Pro(64ビット版)は6から始まる数字9桁のレジストレーションナンバーに対応しております。これらのレジストレーションコード/ナンバーをお持ちでない方は info@asl-i.com までお問い合わせください。

アップデート内容:

HiPhiおよびMagnum Pro 2017.4.17

  • 特定の環境においてRelative residual(相対残差)が1.0のまま更新されなくなる問題を解消しました。

電子/イオンビームの計算で粒子数が多い場合の表示

OmniVIewのフィルター機能について、お知らせいたします。
 
電子ビームやイオンビームの計算で、粒子数が多い場合、OmniViewは自動的にフィルター機能を使って粒子の数を間引いて表示します。
しかし粒子の軌道が複雑な場合は一部の粒子しか表示されないことによってすべての粒子を表示した場合と見え方がかなり違って見えてしまう場合がありえます。
 
そのような場合、すべての粒子を表示するには下記のようにしてください。
 
(1) PLOTCONTROLメニューの「Orbit filter」を選択します。
(2) 右側のNSkipのボックスの数字がどれくらい粒子を間引いて表示するかをしめしています。これを1にしてください。
(3) OKをクリックすればすべての粒子が表示されます。
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