2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of advanced simulator for solidification microstructure prediction and its application to integration technology of simulation and experiment
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20H00217
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
高木 知弘 京都工芸繊維大学, 機械工学系, 教授 (50294260)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青木 尊之 東京工業大学, 学術国際情報センター, 教授 (00184036)
大野 宗一 北海道大学, 工学研究院, 教授 (30431331)
安田 秀幸 京都大学, 工学研究科, 教授 (60239762)
坂根 慎治 京都工芸繊維大学, 機械工学系, 助教 (70876755)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | フェーズフィールド法 / 高性能計算 / データ同化 / その場観察 / 凝固組織 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
SPring-8による円柱サンプルに対するデンドライト凝固のその場観察結果を観測データとするデータ同化を実施するために，円柱内でのデンドライト凝固のフェーズフィールドシミュレーションを可能とした．この際，大規模計算を高速化するために適合格子細分化法(AMR)を適用し，複数GPU並列実装を行った．
SPring-8による薄膜サンプルに対するデンドライト凝固のその場観察結果を観測データとするデータ同化を実施するために，X線透過像に対応する薄膜厚さ方向の透過像を観測データとするデータ同化を可能とした．さらに，データ同化におけるアンサンブルカルマンフィルタを高速化するために，局所化の考え方を導入し，デンドライト形態と未知物性を同時に推定可能なデータ同化を開発した．本手法の妥当性を確認するために，３次元フェーズフィールドシミュレーションによる双子実験を行った結果，開発した手法は高精度にデータ同化を実施可能であることを確認した．
複数GPU AMRをデンドライト樹間液相流動の透過率予測に適用し，従来の手法よりも圧倒的な速度で透過率評価を実施可能であることを示した．本手法を用いて，様々な柱状デンドライト形態に対する透過率評価を行ったところ，無次元透過率はおおむねKozeny-Carmanの式によって表現可能であることを示した．
ダブルオブスタクルポテンシャルを用いたマルチフェーズフィールド法と二緩和時間モデルを用いた格子ボルツマン法の連成モデルによる固液共存域変形のシミュレーションを，単純せん断状態に適用し，理想的な条件下で固液共存域変形のシミュレーションが可能であることを示した．
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(46 results)
