1993 Fiscal Year Annual Research Report

直接シミュレーションの数理

Research Project

Project/Area Number	05240102
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	大宮司久明東北大学, 工学部, 教授 (70005239)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	藤井孝蔵宇宙科学研究所, 助教授 (50209003) 南部健一東北大学, 流体科学研究所, 教授 (50006194) 中橋和博東北大学, 工学部, 教授 (00207854) 里深信行京都工芸繊維大学, 工芸学部, 教授 (30027891) 川原睦人中央大学, 理工学部, 教授 (10055220)
Keywords	数値流体力学 / 乱流シミュレーション / 流れの数値スキーム / 格子形成 / 流れのコンピュータグラフィックス
Research Abstract	乱流の数理モデルの開発研究を支援するために,乱流データベースの作製と乱流モデルの検証に必要な,非定常3次元流れに適用できる効率的数値スキームとアルゴリズムを開発した。 1.圧縮性ナビエ・ストークス(N-S)方程式の非定常3次元差分解法について,構造格子を用いる多次元上流法(multi-directional upwind scheme)を開発した。また4次精度のMUSCL TVDコンパクト法を開発した。これは衝撃波だけでなく,すべり面や境界面などの弱い不連続も鮮明に計算できるものである。また複雑流れ場を扱うために,オーバーラップカイメラ格子を使用するコードを作った。乱流モデルを用い,ターボ機械の翼列流れ,自動車エンジン吸気ポート流れなどを解析した。 2.複雑形状物体の外部流れに対し,半非構造格子,プリズム形格子の解適応格子形成法を開発し,またこの格子に対し圧縮性N-Sスキームを開発した。 3.非圧縮性N-S方程式の曲線座標格子を用いる非定常3次元の陰的SMAC法に対し,新しい近似因子化法を適用し計算効率の改善を図った。また擬似圧縮性法に4次精度のMUSCL TVDコンパクト法を適用し,渦面を含む流れの高精度シミュレーションで行った。 4.FEMによる非圧縮性流れの解法について,3ステップFEMを開発し,また非定常流れに拡張した。移動境界問題のために,フラクショナルステップ,オイラー・ラグランジュFEMを開発した。 5.気体分子運動論の基礎式であるボルツマン方程式の直接シミュレーション(DSMC法)を用い,回転している二重円筒壁間の環状流路内にテイラー渦を作ることに成功した。 6.コンピュータグラフィックスについて,IRISワークステーション上で「ポスト君」の機能を強化し,等値面,任意断面,thresholding,これらの面のアニメーションなど新機能を追加した。

Research Products
(21 results)

All Other

All Publications (21 results)

[Publications] Shin B.R.: "An Unsteady Implicit SMAC Scheme for the Two-Dimensional Incompressible Navier-Stokes Equations" JSME Int'l J.,Series B. 36. 598-606 (1993)
[Publications] Shin B.R.: "A Finite-Difference Scheme for the Two-Dimensional Incompressible Turbulent Flows Using Curvilinear Coordinates" JSME Int'l J.,Series B. 36. 607-611 (1993)
[Publications] Daiguji H.: "Some Numerical Schemes Using Curviliear Coordinate Grid for the Incompressible and Compressible Navier-Stokes Equations" J.of Sadhana,Indian Academy of Science. 18. 431-476 (1993)
[Publications] Yamanoto S.: "Higher-Order-Accurate Upwind Schemes for Solving the Compressible Euler and Navier-Stokes Equations" Computers & Fluids. 22. 259-270 (1993)
[Publications] Yuan X.: "Navier-Stokes Simulations of Transonic Cascade Flows Considering Unsteady Wake Influences" Computational Fluid Dynamics Journal. 2. 307-318 (1993)
[Publications] Jiang C.B.: "A Three Step Finite Element Method for Convection Dominated Incompressible Flow" Computational Fluid Dynamics Journal. 1. 443-462 (1993)
[Publications] Palanisamy V.: "A Fractional Step Arbitrary Lagrangian-Eulerian Finite Element Method for Free Surface Density Flows" International Journal of Computational Fluid Dynamics. 1. 57-77 (1993)
[Publications] Kodama T.: "A Finite Element Analysis of Shallow Water Flow with Open Boundary Condition" Proc.of 2nd Asian-Pacific Conf.on Computational Mechanics. 11-18 (1993)
[Publications] Jiang C.B.: "The Analysis of Unsteady Incompressible Flows by a Three-Step Finite Element Method" International Journal for Numerical Methods in Fluids. 16. 793-811 (1993)
[Publications] Jiang C.B.: "A Three Step Finite Element Method for Unsteady Incompressible Flows" International Journal of Computational Mechanics. 11. 355-370 (1993)
[Publications] 三宅俊也: "擬似圧縮性法による非定常非圧縮性粘性流の数値計算" 日本機械学会論文集(B). 59. 36-42 (1993)
[Publications] Tokunaga H.: "Numerical Solutions of Viscous Flows in Multiply Connected Domains" Computers & Fluids. 23. 241-249 (1993)
[Publications] 杉浦繁貴: "急拡大管路内流れにおける圧縮性方程式を基礎とした乱流モデルの検討" 日本機械学会論文集(B). 59. 95-102 (1993)
[Publications] 杉浦繁貴: "自動車エンジン吸気ポート流予測への低レイノルズ数型k-E乱流モデルの適用" 日本機械学会論文集(B). 59. 325-332 (1993)
[Publications] Nakahashi K.: "Semi-Unstructured,Adaptive-Grid Approach for External Viscous Flow Computations" Proc.of 5th International Symposium on Computational Fluid Dynamics. II. 305-312 (1993)
[Publications] Nakahashi K.: "Adaptive-Prismatic-Grid Method for External Viscous Flow Computations" AIAA Paper 93-3314-CP. 195-203 (1993)
[Publications] 吉田昭彦: "近傍場でのソニックブームの数値計算" 日本航空宇宙学会誌. 41. 584-589 (1993)
[Publications] Riechelmann D.: "Monte Carlo Direct Simulation of the Taylor Instability in Rarefied Gas" Physics of Fluids A. 5. 2585-2587 (1993)
[Publications] Tamura Y.: "A Multi-Dimensional Upwind Scheme for the Euler Equations on Structured Grid" Computers & Fluids. 22. 125-137 (1993)
[Publications] Dindar M.: "Nonequilibirium Turbulence Modelling Study on Light Dynamic Stall of a NACA 0012 Airfoil" Journal of Aircraft. 30. 304-308 (1993)
[Publications] Daiguji H.ed.: "Proceedings of The 5th International Symposium on Computational Fluid Dynamics Vols.I-III" Japan Society of Computational Fluid Dynamics, 1358 (1993)

1993 Fiscal Year Annual Research Report

直接シミュレーションの数理

Principal Investigator

大宮司 久明 東北大学, 工学部, 教授 (70005239)

Research Products

[Publications] Shin B.R.: "An Unsteady Implicit SMAC Scheme for the Two-Dimensional Incompressible Navier-Stokes Equations" JSME Int'l J.,Series B. 36. 598-606 (1993)

[Publications] Shin B.R.: "A Finite-Difference Scheme for the Two-Dimensional Incompressible Turbulent Flows Using Curvilinear Coordinates" JSME Int'l J.,Series B. 36. 607-611 (1993)

[Publications] Daiguji H.: "Some Numerical Schemes Using Curviliear Coordinate Grid for the Incompressible and Compressible Navier-Stokes Equations" J.of Sadhana,Indian Academy of Science. 18. 431-476 (1993)

[Publications] Yamanoto S.: "Higher-Order-Accurate Upwind Schemes for Solving the Compressible Euler and Navier-Stokes Equations" Computers & Fluids. 22. 259-270 (1993)

[Publications] Yuan X.: "Navier-Stokes Simulations of Transonic Cascade Flows Considering Unsteady Wake Influences" Computational Fluid Dynamics Journal. 2. 307-318 (1993)

[Publications] Jiang C.B.: "A Three Step Finite Element Method for Convection Dominated Incompressible Flow" Computational Fluid Dynamics Journal. 1. 443-462 (1993)

[Publications] Palanisamy V.: "A Fractional Step Arbitrary Lagrangian-Eulerian Finite Element Method for Free Surface Density Flows" International Journal of Computational Fluid Dynamics. 1. 57-77 (1993)

[Publications] Kodama T.: "A Finite Element Analysis of Shallow Water Flow with Open Boundary Condition" Proc.of 2nd Asian-Pacific Conf.on Computational Mechanics. 11-18 (1993)

[Publications] Jiang C.B.: "The Analysis of Unsteady Incompressible Flows by a Three-Step Finite Element Method" International Journal for Numerical Methods in Fluids. 16. 793-811 (1993)

[Publications] Jiang C.B.: "A Three Step Finite Element Method for Unsteady Incompressible Flows" International Journal of Computational Mechanics. 11. 355-370 (1993)

[Publications] 三宅俊也: "擬似圧縮性法による非定常非圧縮性粘性流の数値計算" 日本機械学会論文集(B). 59. 36-42 (1993)

[Publications] Tokunaga H.: "Numerical Solutions of Viscous Flows in Multiply Connected Domains" Computers & Fluids. 23. 241-249 (1993)

[Publications] 杉浦繁貴: "急拡大管路内流れにおける圧縮性方程式を基礎とした乱流モデルの検討" 日本機械学会論文集(B). 59. 95-102 (1993)

[Publications] 杉浦繁貴: "自動車エンジン吸気ポート流予測への低レイノルズ数型k-E乱流モデルの適用" 日本機械学会論文集(B). 59. 325-332 (1993)

[Publications] Nakahashi K.: "Semi-Unstructured,Adaptive-Grid Approach for External Viscous Flow Computations" Proc.of 5th International Symposium on Computational Fluid Dynamics. II. 305-312 (1993)

[Publications] Nakahashi K.: "Adaptive-Prismatic-Grid Method for External Viscous Flow Computations" AIAA Paper 93-3314-CP. 195-203 (1993)

[Publications] 吉田昭彦: "近傍場でのソニックブームの数値計算" 日本航空宇宙学会誌. 41. 584-589 (1993)

[Publications] Riechelmann D.: "Monte Carlo Direct Simulation of the Taylor Instability in Rarefied Gas" Physics of Fluids A. 5. 2585-2587 (1993)

[Publications] Tamura Y.: "A Multi-Dimensional Upwind Scheme for the Euler Equations on Structured Grid" Computers & Fluids. 22. 125-137 (1993)

[Publications] Dindar M.: "Nonequilibirium Turbulence Modelling Study on Light Dynamic Stall of a NACA 0012 Airfoil" Journal of Aircraft. 30. 304-308 (1993)

[Publications] Daiguji H.ed.: "Proceedings of The 5th International Symposium on Computational Fluid Dynamics Vols.I-III" Japan Society of Computational Fluid Dynamics, 1358 (1993)

大宮司久明東北大学, 工学部, 教授 (70005239)