2020 Fiscal Year Research-status Report
廃棄物処分場内部の複雑系数理構造解明に向けた連成シミュレーション手法の構築
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20K04766
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| Research Institution | Center for Environmental Science in Saitama |
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Principal Investigator |
鈴木 和将 埼玉県環境科学国際センター, 資源循環・廃棄物担当, 専門研究員 (70379824)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 廃棄物最終処分場 / 数値シミュレーション / 連成解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
種々雑多な廃棄物が、最終的な行き場として最終処分場に埋め立てられる。廃棄物から排出された汚染物質は、水や空気といった流体に伴って埋立層内部を移動していくが、廃棄物の多様性ゆえに、様々な物理・化学プロセスが関与し、それぞれのプロセスが相互に影響し合うことで複雑な現象を示す。汚染物質の環境への影響を制御するためには、そのような現象の定式化を行い、数学的バックボーンを与える必要がある。しかしながら、処分場内部の現象間の相互作用は十分に解明されているとは言い難い。そこで、本研究では、処分場内部で起こる連成問題のうち主要なものを取り上げ、個別の現象の解析とその相互作用の解析の精度・効率の追求を目指し、マルチスケール問題の連成解析に適切な数値シミュレーション手法を構築することを目的とする。さらに、これら数値的な解析を通じて、処分場内部の複雑現象の解明を目指す。
令和2年度は、以下のような研究を行った。
(1)水の移動と化学物質の移流拡散・吸着に対する連成現象を取り上げ、処分場の埋立物中の物質移動解析に必要となる基本的な連成解析手法を構築した。
(2)埋立処分場内部では、水は不飽和状態で流れるため、土槽実験の不飽和流れについて数値シミュレーションを試みた。支配方程式は、Navier-Stokes方程式、連続の式、水分量移動の式を用いた。
(3)廃棄物試料のマイクロフォーカスX線CT画像から三次元間隙形状を作成する際の二値化手法について検討を行った
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
埋立層間隙内の流体数値解析の大規模化を目指した間隙構造の画像処理およびメッシュ分割に手間取っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
水の移動と化学物質反応の連成解析では、化学平衡計算および沈殿計算を組み込むことにより、重金属類の移動を模擬できるよう処分場内部反応メカニズムモデルを発展させる。また、気体と液体の自由表面運動解析においては、流体の移動に寄与する間隙構造をパーシステントホモロジーにより幾何形状を定量化し、データセット数を増やし、流体特性と間隙構造との解析を試みる。さらに、今後、廃棄物粒子と流体との連成解析に着手する予定である。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた理由は、参加を予定していた学会が、コロナウイルス感染拡大により、オンラインまたは誌上発表のみとなっため、旅費の支出がなくなった。
また、使用計画では、これまで数値計算に使用していたノートPCが使用不可となってしまったため、数値計算用ノートPCを購入する。
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