図5.3: セルの構造ここで未知数は
 および 内部エネルギではなくエンタルピをhとし, 
これらのメッシュ点における値を決める. 
密度, 圧力, エンタルピをセルの中心で定義し,
 
および 内部エネルギではなくエンタルピをhとし, 
これらのメッシュ点における値を決める. 
密度, 圧力, エンタルピをセルの中心で定義し, 
  と書き, 運動量はエッヂで定義して
 と書き, 運動量はエッヂで定義して
  と表す. 
時刻は,
 と表す. 
時刻は,   とし, 
n, n+1 の添字で表す. 
連続の式, 運動量の保存式, エネルギの保存式に差分法を用いると次式を得る.
 とし, 
n, n+1 の添字で表す. 
連続の式, 運動量の保存式, エネルギの保存式に差分法を用いると次式を得る. 
  
 
  
 
  
 
さらに 熱的状態方程式として次式が得られる.
  
 
次にこれらの式をコンピュータでどのように計算し, 解を求めているかを述べる.
まず, 
式(5.6)において, 
時刻 (n+1) の圧力勾配項を時刻 (n) の勾配項で置き換え, 
陽的に   を求める. 
この値
  を求める. 
この値   は, 
求めるべき真の値
  は, 
求めるべき真の値   の予測値となる.
  の予測値となる. 
  
 
この値を用いて, 
エネルギ保存式(5.7)の左辺を計算することを考える. 
式(5.7)には, 変数   の時刻 (n+1)
における値が含まれている. 
そこで, 各変数の添字 (n+1) を (n+1,k)と置き換え,
  の時刻 (n+1)
における値が含まれている. 
そこで, 各変数の添字 (n+1) を (n+1,k)と置き換え, 
  としてみる.
  としてみる. 
  
 
ここで, 
式(5.10)において, 
  を
求めるべき時刻 n+1 の真値に達する計算過程における
第 k 回目の反復であることを示し,
  を
求めるべき時刻 n+1 の真値に達する計算過程における
第 k 回目の反復であることを示し, 
  を 第 k 回目の反復計算値から求められる
エネルギ保存式の誤差を示しているとみることができる. 
また,
  を 第 k 回目の反復計算値から求められる
エネルギ保存式の誤差を示しているとみることができる. 
また,   は,
  は,   の関数と考えることができる.
  の関数と考えることができる. 
  
 
圧力 p の値を調整することによって
誤差   を小さくすることを考える. 
誤差
  を小さくすることを考える. 
誤差   の 圧力 p による全微分は次式で表される.
  の 圧力 p による全微分は次式で表される. 
  
 
この   を零にするための圧力 p の変化分
  を零にするための圧力 p の変化分   を考え, 
Newton-Raphsonの解法により次式が導かれる.
  を考え, 
Newton-Raphsonの解法により次式が導かれる. 
  
 
このようにして得られた   を用いて, 
式(5.6),(5.5),(5.8)より順次
 を用いて, 
式(5.6),(5.5),(5.8)より順次
  が計算される.
 が計算される. 
  
 
次に 式(5.10),(5.12),(5.13)より
第 (k+1) 回目の   が得られる. 
この計算を繰り返し,
  が得られる. 
この計算を繰り返し,   の値が十分小さくなったところで
収束したものとみなす. 
その時の値を時刻 (n+1) における値とし, 
時刻 (n+2) における計算をはじめる. 
この全体の流れを 図5.4に示しておく.
  の値が十分小さくなったところで
収束したものとみなす. 
その時の値を時刻 (n+1) における値とし, 
時刻 (n+2) における計算をはじめる. 
この全体の流れを 図5.4に示しておく.
  
 
図5.4: 計算の流れ