﻿1. ソフト名 ： 流体シミュレータ

2. 概要
　物体の周りを流れる水や空気などの流体の動きを数値計算で解くことで、リアルタイムに表示するシミュレータです。

　水や空気のような流れる物体を「流体」といい、流体の動きや圧力の変化を研究する分野を「流体力学」といいます。流体の動きや状態を表す方程式を「ナビエストークス方程式」といい、それを解くことで流体の動きを調べることができます。しかし、その方程式を厳密に解く方法は今現在も見つかっておらず、数値計算による近似としてしか解く方法はありません。
　このシミュレータでは、ナビエストークス方程式を数値計算で解くことで流体の動きをリアルタイムに表示します。具体的には、空間に配置した数万個の格子点について、その位置での圧力を計算し、空間に置いた数万個の流体の粒子について、その位置での粒子にはたらく力から粒子の加速度を求め、粒子の次の時間での位置を決める、という方法で粒子を動かします。

3. 操作
・画面右側にある操作パネルの中の各種スライダーで初期条件の設定を行います。
・「物体形状」で流体の中に置く物体の形を変えられます。楕円、長方形、ひし形、翼形から選び、「変形」で形を変えたり、「回転」で回転させたりできます。
・「物体大きさ」で大きさを変えられますが、マウスのホイールやタブレットのピンチ操作でも変えられます。
・「表面摩擦」「流体速度」「流体粘性」「流体密度」で、それぞれの状態を設定できます。
・「総粒子数」で画面に表示する粒子の数を決めます。粒子が多いほど細かい動きがわかりますが、計算時間がかかります。
・「画面スケール」で画面の表示範囲を変えることができます。
・「時間ステップ」で、計算の細かさを調整します。ステップを小さくするほど正確な動きを表示できますが、計算時間がかかります。
・「開始／停止」ボタンで、計算開始・停止ができます。流体上でのマウスのクリックやタブレットのタップでも可能です。計算中でも設定を変えられるものあります。
・「再計算」ボタンで、同じ条件で最初から計算を始められます。または、スライダーで設定を変えられます。
・「水」「空気」ボタンは、設定値を水と空気の値にすることができます。
・「圧力可視化」ボタンで、流体中の圧力を色で表示します。圧力が高いほど赤く、低いほど青く表示されます。
・計算中、停止中に物体をマウスドラッグ（タブレットでスワイプ）すると、物体の位置を移動させることができます。
・描画エリアの右上に、開始してからの経過時間が、左下にスケールが表示されます。

4. 留意点
・計算はあくまで近似的なものです。計算の手法としては「PIC/FLIP法」「投影法」「ヤコビ法」などを使っています。
・流体は「非圧縮流体」を基本としていますが、低速であれば空気などの圧縮流体でも近似的に扱えるので、一緒に扱っています。
・パラメータをうまく調節すると、物体の後方に「カルマン渦」を作り出すことも可能です。
・翼形で圧力を可視化すると、翼の上が青（圧力低）、下が赤（圧力高）になることで、上向きの揚力が発生する理由を説明することができます。

5. HP : https://nitto21.oops.jp/kyozai/index.html
　HPでは、Web上で実行できるバージョンも公開しています。このバージョンでは様々なOSのPCやタブレット、スマホでも実行可能です。

6. 連絡先 : nitto21@hotmail.com

7. 取り扱い種別 : フリーソフト

8. 動作環境
　・ＯＳ : Windows10、11
　・タイプ : デスクトップ、ラップトップ、タブレット
　・ポインティングデバイス : マウス、タブレット

9. 開発ソフト : Unity6.3

10. 実行方法
　zipファイルを解凍してできた「FluidSim2D」フォルダ内の「FluidSim2D.exe」ファイルをダブルクリックするだけで実行できます。インストールの必要はありません。不要になったら「FluidSim2D」フォルダごと削除してください。
（※実行するとき、「WindowsによってＰＣが保護されました」という警告が出ることがありますが、「詳細情報」→「実行」とクリックしていくと実行できます。）


