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Investigation of mechanism for fluid–structure interaction on turbulence flow using high-performance computing system

Research Project

Project/Area Number 22K03461
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 13010:Mathematical physics and fundamental theory of condensed matter physics-related
Research InstitutionCollege of Industrial Technology

Principal Investigator

浅尾 慎一  産業技術短期大学, その他部局等, 准教授 (90462019)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywords数値流体力学 / 乱流物体連成機構 / 有限体積法 / 並列計算 / 流体物理 / シミュレーション工学 / 流体構造連成計算 / 流体工学
Outline of Research at the Start

物体が乱流の流れによって移動・変形し,同時に物体の移動・変形により乱流を変化させる「乱流物体連成機構」を,計算流体力学を用いて解明する.その上で,市販のパーソナルコンピュータでもスーパーコンピュータに見劣りしない効率で結果を出すハイパフォーマンス計算システムを提案する.本課題の目的はハイパフォーマンス計算システムを市販のパーソナルコンピュータで構築すること,ハイパフォーマンス計算システムを用いて「乱流物体連成機構」を解明することである.

Outline of Annual Research Achievements

本研究では,物体が乱流の流れによって移動・変形し,同時に物体の移動・変形により乱流を変化させる「乱流物体連成機構」を,計算流体力学を用いて解明する.その上で,市販のパーソナルコンピュータでもスーパーコンピュータに見劣りしない効率で結果を出すハイパフォーマンス計算システムを提案することを目指している.本課題の目的は[1] ハイパフォーマンス計算システムを市販のパーソナルコンピュータで構築すること,[2] ハイパフォーマンス計算システムを用いて「乱流物体連成機構」を解明することである.目的を達成するための必要な項目は2つあり,項目[1] ハイパフォーマンス計算システムのための2つのアルゴリズムの統合,項目[2] 実用化のための大規模計算システムの検討である.
2023年度の目標として,項目[1]においては多少計算効率は落ちるが,スライディングメッシュ法を使わない3次元コードでの「乱流物体連成機構」の解明を行うこととした.しかしながらスライディングメッシュ法を用いずに計算格子の変形を行うと,格子の変形に無理が生じ,結果として計算が困難であることがわかった.項目[2] 実用化のための大規模計算システムの検討においては,2023年度にすでに完成しているすでにできている2次元コードを用いて大規模計算システムを構築することとした.しかしながら上記の項目[1]に対して多くの時間を割いているため,2023年度はコンピュータの購入と計算機のソフトウェアの実装だけしかできなかった.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

[1]「ハイパフォーマンス計算システムのための2つのアルゴリズムの統合」について計画が進まないときの対応策に準じて計画を進めており,現時点では(A)2次元コードでの「乱流物体連成機構」の解明,もしくは,(B)スライディングメッシュ法を使わない3次元コードでの「乱流物体連成機構」の解明を行っている.
2023年度においては(B)に注力していたが,スライディングメッシュ法を使わずに計算格子を移動すると,格子を無理に変形させてしまうため,計算自体が困難となっている.
[2]並列化の検討に関しては2023年度に行う計画であったが,[1]の問題点解決に時間をかけてしまい,コンピュータの購入と計算機のソフトウェアの実装だけしかできなかった.以上の理由で進捗状況は遅れていると言わざるを得ない.

Strategy for Future Research Activity

一旦[1]「ハイパフォーマンス計算システムのための2つのアルゴリズムの統合」に対して,一旦,(A)2次元コードでの「乱流物体連成機構」の解明を進める.ただし,乱流はもともと3次元流れでしか正しく現象を捉えることができない.そのため,可能な限り,(B)スライディングメッシュ法を使わない3次元コードでの「乱流物体連成機構」の解明を行うことを目標とする.なお時間に余裕ができたときには3次元コードでのスライディングメッシュ法を開発する.
[2]並列化の検討に関しては初期段階の準備ができ次第,上記の(A),もしくは(B)に適用する予定である.

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2023 2022

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 4 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] Numerical Simulation of the Octorotor Flying Car in Sudden Rotor Stop2023

    • Author(s)
      Takahashi Naoya、Gomi Ritsuka、Takii Ayato、Yamakawa Masashi、Asao Shinichi、Takeuchi Seiichi
    • Journal Title

      Lecture Notes in Computer Science

      Volume: 14074 Pages: 33-46

    • DOI

      10.1007/978-3-031-36021-3_3

    • ISBN
      9783031360206, 9783031360213
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Numerical Simulation of Virus-Laden Droplets Transport from Lung to Lung by Using Eighth-Generation Airway Model2023

    • Author(s)
      Kishi Shohei、Yamakawa Masashi、Takii Ayato、Watamura Tomoaki、Asao Shinichi、Takeuchi Seiichi、Kim Minsuok
    • Journal Title

      Lecture Notes in Computer Science

      Volume: 14077 Pages: 257-270

    • DOI

      10.1007/978-3-031-36030-5_21

    • ISBN
      9783031360299, 9783031360305
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Flight simulation from takeoff to yawing of eVTOL airplane with coaxial propellers by fluid-rigid body interaction2023

    • Author(s)
      Ritsuka Gomi, Ayato Takii, Masashi Yamakawa, Shinichi Asao, Seiichi Takeuchi and Momoha Nishimura
    • Journal Title

      Advances in Aerodynamics

      Volume: 5 Issue: 1 Pages: 1-15

    • DOI

      10.1186/s42774-022-00133-x

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Moving computational multi-domain method for modelling the flow interaction of multiple moving objects2022

    • Author(s)
      Nishimura Momoha, Yamakawa Masashi, Asao Shinichi, Takeuchi Seiichi, Ghomizad Mehdi Badri
    • Journal Title

      Advances in Aerodynamics

      Volume: 4, Article number: 5 Issue: 1 Pages: 1-18

    • DOI

      10.1186/s42774-021-00099-2

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Blood Flow Simulation of Left Ventricle with Twisted Motion2022

    • Author(s)
      Masashi Yamakawa, Yuto Yoshimi, Shinichi Asao, Seiichi Takeuchi
    • Journal Title

      Lecture Notes in Computer Science

      Volume: vol. 13353 Pages: 343-355

    • DOI

      10.1007/978-3-031-08760-8_29

    • ISBN
      9783031087592, 9783031087608
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Numerical Simulation of an Infinite Array of Airfoils with a Finite Span2022

    • Author(s)
      Takahiro Ikeda, Masashi Yamakawa, Shinichi Asao and Seiichi Takeuchi
    • Journal Title

      Lecture Notes in Computer Science

      Volume: vol. 13353 Pages: 323-328

    • DOI

      10.1007/978-3-031-08760-8_27

    • ISBN
      9783031087592, 9783031087608
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] オクトコプタ型空飛ぶクルマの減速時における流体-剛体連成解析2023

    • Author(s)
      高橋 直也、滝井 郁人、山川 勝史、浅尾 慎一、竹内 誠一、小林祐生
    • Organizer
      第60回関西・中部支部合同秋期大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] オクトコプタ型「空飛ぶクルマ」の前進飛行中におけるロータ急停止の数値シミュレーション2023

    • Author(s)
      高橋 直也、滝井 郁人、山川 勝史、浅尾 慎一、竹内 誠一、小林 祐生
    • Organizer
      第37回数値流体力学シンポジウム
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      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 空飛ぶクルマの外乱を考慮した旋回飛行制御シミュレーション2023

    • Author(s)
      眞方 大凱、滝井 郁人、山川 勝史、浅尾 慎一、竹内 誠一、小林 祐生
    • Organizer
      第37回数値流体力学シンポジウム
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] マスクの変位を考慮した咳の飛沫シミュレーション2023

    • Author(s)
      三好 達也、山川 勝史、滝井 郁人、浅尾 慎一、竹内 誠一
    • Organizer
      第37回数値流体力学シンポジウム
    • Related Report
      2023 Research-status Report

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Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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