変形または移動する物体まわり流れのシミュレーションとその工学的応用

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07305043
• Research Category: Grant-in-Aid for Co-operative Research (A)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 宮田 秀明 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (70111474)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安東 潤 九州大学, 工学部, 助教授 (60211710) ; 中武 一明 九州大学, 工学部, 教授 (70037761) ; 鈴木 敏夫 大阪大学, 工学部, 教授 (80029107)
• Keywords: 有限体積法 / 有限差分法 / 移動境界 / 船体運動 / 気泡流 / ナビエ・ストークス式

Research Abstract

変形または移動する物体まわりの流れをナビエ・ストークス式の解法によって解く2つの計算手法の開発を行なった。1つの方法は適合格子を用いて、格子系が変形に物体の変形や移動に対応する方法である。境界面の精度は向上するが大変形に対しては困難を伴う。もう1つの方法は、境界を充填率(porosity)を用いた密度関数法によって表現する方法である。境界における精度は低いが自由な変形と運動に対応できる利点がある。両者ともに、MAC法による時間発展の解法を用いる。変形・移動問題はもちろん非定常な時間発展問題であるからである。
適合格子を用いた方法は、まず極座標格子中に置かれた帆走艇のシミュレーションとして開発中である。船体が自由に運動し、波を作りながら進行していく。密度関数を使った方法は気泡シミュレーションとして開発中である。ウエーバー数とレイノルズ数によって複雑な変形と運動の両方を行なう2相流の問題に対する有力な解法になる予定である。

Research Products

• [Publications] 金井亮浩・宮田秀明: "密度関数法を応用した気泡の数値シミュレーション" 日本造船学会論文集. 179(発表予定). (1996)
• [Publications] 内山幸樹・宮田秀明: "壁面近傍の気泡運動の3次元非定常数値シミュレーション" 第9回 数値流体力学シンポジウム. 353-354 (1995)
• [Publications] 金井亮浩・宮田秀明: "高レイノルズ数上昇気泡の非定常数値シミュレーション" 第9回 数値流体力学シンポジウム. 355-356 (1995)