2020 Fiscal Year Annual Research Report
Multiphase parallel computation method to predict and understand disasters caused by gas-liquid-solid interactions
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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 / 相平均モデル / 固気液多相場 / 流体固体連成 / 局所洗掘現象 / 浸透流 / 並列計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
マルチフェイズ並列解法の適用性を確認するため，以下のような検討を行った．
・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の鉛直下方噴流を衝突させる実験に対する数値計算を行い，(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た．この研究成果は，「鉛直噴流による礫粒子群輸送とsaltation-collapse平衡の数値解析」, 土木学会論文集A2 (応用力学), 2019 として掲載され，応用力学論文賞(令和2年5月)を受賞し，一定の学術的評価が得られた．
・浸透流などの粒子間隙流れをマルチフェイズ解法により計算するための検討を行った．数値計算アルゴリズムにおいて，相平均を行う段階を変えることにより，数値解の収束性が改善する可能性があることが分かった．
・流体を吸収して体積が膨張する吸水性粒子の間隙流れの数値実験を行い，吸水速度や粒子配置などの条件により，全体の吸水量がどのように影響を受けるかを検討した．この研究成果は，「吸水性粒子の間隙における自由液面流れの数値解析手法」, 土木学会論文集A2 (応用力学), 2020 に掲載されている．
・礫粒子層の底面から上方に向かう水流により，粒子層が流動化して破壊に至る過程の実験と数値計算を行い，実験結果を再現する良好な数値計算結果が得られることを確認した．この成果は2021年度に発表する予定としている．
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