2021 Fiscal Year Research-status Report
Navier境界条件の再定義：固体面における流体力学的境界条件の構築
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18K03929
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
大森 健史 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (70467546)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山口 康隆 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (30346192)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | Navier境界条件 / 非平衡統計力学 / Green-Kubo形式 / 一般化Navier境界条件 / 動的濡れ / 分子動力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までに開発した平衡および非平衡な系を用いた固液摩擦係数計測手法を発展させて，フィッティング関数等の付加的な情報なしに流体力学的境界（壁）位置と固液摩擦係数を同時に同定できる手法を考案し，以前に計測を行ったものと同一のLennard-Jones系に適用して手法の妥当性を確かめた．この新手法を適用したところ，フィッティング関数を用いた手法では定数としていた流体力学的境界位置に実は周波数依存性があり，高周波な壁面の動きに対しては境界位置が壁表面に近づくということがわかった．
本研究の工学応用を見据えた，Navier境界条件に対する埋め込み境界法（この手法により複雑形状境界上で滑り速度が発生するような流れ場の解析が可能となる）の開発も継続して行った．本研究ではNavier-Stokes方程式と複雑な熱流動方程式を連成することを視野に入れて，埋め込み境界射影法（Continuous-Forcing法の一種）をベースとした手法開発を行っている．従来のContinuous-Forcing法の枠組みではNavier境界条件のように微分を含む境界条件を精度良く離散化することが困難であるという問題があったが，今年度の研究ではこの問題に対し保存則に基づく解決策を考案し，様々な検証問題において良好な計算結果が得られることを確認した．
これまでで単相流に対するNavier境界条件については一定の成果が得られたので，当初計画にはなかった接触線を伴う流れに対するNavier境界条件についても調査を開始した．今年度はMethod-of-Planeにおいて保存則を満たすように対流を評価する手法を開発し，分子動力学法による計算結果から接触線近傍での微視的な応力分布を得ることに成功した．これは先行研究においても例のない成果である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の目標であった単相流に対するNavier境界条件の同定法について，壁面に粗さのある場合についても検討を始め，一定の見通しが得られている．
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| Strategy for Future Research Activity |
基本的な方針に当初計画からの変更はない．粗さのある壁面に対するNavier境界条件については均一壁面とは定性的にも異なる解析結果が得られているので，様々な観点から検討を行いたい．
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| Causes of Carryover |
コロナ感染症蔓延のため学会等が全てオンライン開催となり，主に旅費について未使用が生じた．
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