2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of Eulerian scheme for large-scale interaction simulation of high Reynolds number flows and complex structures
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20K19815
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
西口 浩司 名古屋大学, 工学研究科, 講師 (10784423)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 流体構造連成解析 / 高レイノルズ数流れ / オイラー型解法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
流体-構造連成（FSI）問題の数値解析は，多くの工学システムの設計において必要不可欠である．これまでに様々なFSI問題に応じた数値解析手法が提案されており，計算メッシュ制御の観点から分類すれば，流体と構造で異なるメッシュを用いるCEL(Coupled Eulerian-Lagrangian)型解法，流体と構造の界面を一致させた変形メッシュを用いるALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)型解法，流体と構造に同一の固定メッシュを用いるオイラー型解法が代表的手法として挙げられる．本研究では，高速なメッシュ生成が可能で，超並列計算環境で高い並列化効率を得やすいオイラー型解法に着目する．既往のオイラー型解法では，固体-流体界面近傍の速度場が連続的な問題への適用に留まっており，固体-流体界面近傍の速度場が不連続な問題への適用は困難であった．その理由は，既往のオイラー型解法では速度勾配∇vを用いてひずみテンソルを計算する必要があったためである．
そこで，固体ひずみの評価法として，新たにリファレンス・マップ法の導入を検討した．リファレンス・マップとは，初期時刻の構造領域の位置ベクトルであり，速度勾配∇vの計算は不要である．本研究では，構造領域に配置されたマーカー粒子にリファレンス・マップを保持させる方法を開発した．提案手法の妥当性については，固体-流体界面近傍の速度場が不連続になるFSIベンチマーク問題を用いて，計算精度・空間収束性・エネルギ収支の観点から定量的に検証し，数値的に安定に計算できることを確認した．
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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
当初の計画通り，リファレンス・マップ法を用いたオイラー型FSI解法の開発に成功したため．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，本手法にSimo粘弾性モデルを導入し，構造減衰のモデル化を可能にする計画である．
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