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2.2 シミュレーションの考え方
ここでは、コンピュータ・シミュレーションがどのように
進められるかを紹介します。そのためには最初に、たとえば
天気予報におけるような大気の運動についての物理現象を
何らかのモデル式(数値モデル)に置き換えることが
必要になります。
下の図1は、このモデル式を解くモデル化アプローチにより
シミュレーションを行う際の一般的な手続きを示したものです。
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図1 モデル化アプローチによる
シミュレーションの流れ |
まず最初の「物理現象」は、熱や、流れ、電子の動き等
というように理論的には何でもよいことになります。
次に、これらの現象に関して何らかの仮説をもとに
物理的または数学的なモデルを考えます。たとえば
熱の移動を予測するには熱伝導方程式という
偏微分方程式を解くことになりますし、流体の動きを予測する
にはナビエ・ストークス方程式とよばれる特殊な
偏微分方程式を解くことになります。
もちろん通常の物理現象ではその複雑さのレベルは種々
異なりますが、一般的にはこれらのモデルが設定できるもの
(ないしは、”できるとして”)考えます。
さらにこのモデル式をコンピュータで解くためには
「計算モデル」とよばれる数式に変換する必要があります。
この際用いられる定式化の手法が一般に「数値解法」と
よばれるもので、それにより得られた結果は
数値シミュレーション結果とよばれます。
そして種々の計算上の検討や実験結果とのつき合わせ
により、シミュレーションの全過程が終了するのです。
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