2019 Fiscal Year Research-status Report
マルチフェイズ並列解法による多相連成災害の予測と現象解明
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18K11337
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
牛島 省 京都大学, 学術情報メディアセンター, 教授 (70324655)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | マルチフェイズモデル / 流体構造連成 / 固気液多相場 / 自由液面流れ / 局所洗掘現象 / 浸透流 / 並列計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
・流体と柔軟物体のオイラー型連成解法：流体力や接触により変形する柔軟な物体 (粘超弾性体) を含む3次元自由水面流れの並列計算手法を利用して，液体と同じ密度を有する粘超弾性体を含むダムブレイク問題の数値実験を行った．この数値実験では，粘超弾性体のせん断弾性係数と，自由水面の波動の減衰傾向との関係を検討した．その結果，せん断弾性係数が小さく，物体が変形しやすい条件では，波動の減衰が小さくなるという合理的な結果が得られた．この検討結果を査読付き論文に投稿し，掲載可の判定を受けている．
・鉛直噴流による礫群輸送の 3 次元並列計算：約16,700個の平均粒径約7mmの礫粒子を含む約80mmの礫層に，流速約1.2m/sの鉛直噴流を3秒間衝突させる実験結果の数値計算を行い，(A) 非平衡洗掘過程， (B) saltation-collapse平衡状態，(C) 安息角静止状態，という3段階の各過程が適切に計算されること，また粒子間隙の圧力分布が計算できることを示し，査読付き論文にて発表した．
・粒子間隙流れの 多相場解析手法：浸透流のような3次元の粒子間隙流を対象として，多相場解析手法における時間増分の影響を考察した．特に，有限体積法で用いる計算セルの大きさの空間分解能に着目し，粒子間隙部分の体積と，計算セルの大きさの比Rに応じて，透水係数に相当するパラメータに時間増分の影響が生じ，これをなくすには，Rを十分大きく設定する必要があることを示した．この検討結果を，査読付き論文にて発表した．
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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
礫群と流体との連成解析手法による計算結果が順調に進められ，間隙水圧の変化や，礫群輸送の非定常過程のメカニズムを数値解析結果から解明し，査読付き論文誌へ投稿し，掲載された．粒子間隙流れの多相場解析手法に関する検討結果も同様に査読付き論文誌へ投稿し，掲載されている．
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに検討を加えてきたマルチフェイズ数値解法を発展させて，高吸水性樹脂（SAP）の粒子群を含む，固気液多相場の計算を行う．SAPは，体積の数百倍程度の液体を吸収して膨張し，柔軟な個体となるため，体積変化や柔軟な材料を扱える手法に展開する必要がある．この検討を中心に，今後の研究を推進する．
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