完全統合解法を目指した分子動力学解法の研究

• Project/Area Number: 18656060
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Fluid engineering
• Research Institution: Kyoto Institute of Technology
• Principal Investigator: 森西 晃嗣 Kyoto Institute of Technology, 工芸科学研究科, 教授 (20174443)
• Project Period (FY): 2006 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2008: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2007: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2006: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
• Keywords: 流体工学 / アルゴリズム / 数値流体力学 / マルチスケール / マルチスケール流れ / マイクロスケール流れ / 統合解法 / 計算流体力学 / シミュレーション

Research Abstract

本研究では、分子レベルから連続体レベルまでの全てのレベルの流動現象を自己完結的にシミュレーション可能な完全統合(オールインワン)解法の開発を目指して、現在完成しつつあるボルツマン/ナビエ・ストークス統合解法(続体レベルから分子の平均自由行程レベルまでの流動現象を自己完結的にシミュレーション可能な解法)と強結合可能な分子動力学解法を新たに研究開発し、近い将来に自己完結的な分子動力学/ボルツマン/ナビエ・ストークス完全統合解法を構築するための確固たる礎を築くことを目的として研究を行ってきた。平成20年度は、特に、時刻や場所ごとに適用される解法が自動選択される方法の研究と計算時間の短縮を目指したデカルト格子標位セル法の研究を主に行った。その結果、デカルト格子標位セル法は、従来法と比べて70%以上の計算効率の改善が達成され、計算負荷の削減が大きな課題である分子動力学法では非常に有効であることが確認出来た。また、デカルト格子標位セル法は解法の自動選択や分子速度分布関数から粒子(分子)群を生成する際や粒子(分子)群から分子速度分布関数を形成する際にも利用できることが確認出来た。しかしながら、分子動力学法の計算負荷は、依然としてボルツマン/ナビエ・ストークス統合解法の計算負荷と比較して多大であり、分子動力学/ボルツマン/ナビエ・ストークス完全統合解法の実用化には更なる研究が必要であることも確認された。

Research Products

• [Journal Article] Computation of shape and drag of a deforming elastic body under fluid dynamic force (2009)
  • Author(s): T. Hashimoto, K. Morinishi, N. Satofuka
  • Journal Title: Computers & Fluids 38/7 Pages: 1361-1368
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Numerical simulation of conventional capillary flow and no-flowunderfill in flip-chip packaging (2008)
  • Author(s): T. Hashimoto, K. Morinishi, N. Satofuka
  • Journal Title: Computers & Fluids 37/5 Pages: 520-523
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multi-Scale Flow Simulation Using a Kinetic/Continuum Hybrid Scheme (2007)
  • Author(s): Koji Morinishi
  • Journal Title: Computational Fluid Dynamics Journal 16-1 Pages: 28-39
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Continuum/Kinetic Coupling Approach for Subsonic Transitional Regime Flows. (2007)
  • Author(s): Koji Morinishi
  • Journal Title: Coupled Problems 2007, Paper-189 Pages: 1-4
• [Journal Article] Rarefied Gas Boundary Layer Predicted with Continuum and Kinetic Approaches. (2006)
  • Author(s): Koji Morinishi
  • Journal Title: Proceedings of the International Conference on Boundary and Interior Layers (BAIL2006) Pages: 1-8
• [Journal Article] A Continuum/Kinetic Hybrid Approach for Multi-Scale Flow Simulation. (2006)
  • Author(s): Koji Morinishi
  • Journal Title: ECCOMAS CFD 2006, Paper 339 Pages: 1-18
• [Journal Article] Numerical Flow Simulation about Droplets and Bubbles Using Volume Conservative Level Set Method. (2006)
  • Author(s): Koji Morinishi, Yoshitaka Wada, Masanori Obata
  • Journal Title: ICLASS-2006, Paper 06-198 Pages: 1-6
• [Journal Article] 連続/気体論解法における解適合評価関数の検討 (2006)
  • Author(s): 森西 晃嗣
  • Journal Title: 第19回計算力学講演会講演論文集 Pages: 739-740
• [Journal Article] Adaptive Boltzmann/Navier-Stokes Hybrid Method for Multi-Scale Gas Flow Simulation. (2006)
  • Author(s): Koji Morinishi
  • Journal Title: Computational Fluid Dynamics 2006 (Springer) Pages: 1-6
• [Presentation] Virtual Flux Method for Seaniless Computation of Fluid and Heat Flows (2008)
  • Author(s): Koji Morinishi
  • Organizer: Fifth International Conference on Computational Fluid Dynamics (ICCFD5)
  • Place of Presentation: 韓国 ソウル
  • Year and Date: 2008-07-10
• [Presentation] A Boltzmann/Navier-Stokes Coupling Simulation for High Speed Rarefied Gas Flows (2007)
  • Author(s): Koji Morinishi
  • Organizer: West-East High Speed Flow Field Conference
  • Place of Presentation: Moscow, Russia
  • Year and Date: 2007-11-20