2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of Eulerian scheme for large-scale interaction simulation of high Reynolds number flows and complex structures
| Project/Area Number |
20K19815
|
|---|
| Research Institution | Nagoya University |
|---|
Principal Investigator |
西口 浩司 名古屋大学, 工学研究科, 講師 (10784423)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
|
| 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 / 粘弾性体 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，オイラー型構造-流体連成解法を高Re数において複雑構造を有する構造-流体連成問題の解析が可能な手法へ拡張することを目的としている．本年度は，本研究で開発しているオイラー型構造-流体連成解法において，Simoの粘性-超弾性モデルを導入し，数値解法のVerificationとValidationを実施した．
Simoの粘性-超弾性モデルにおける内部変数は，マーカー粒子に保持させることで移流計算による数値拡散を回避し，かつ複雑な幾何形状の構造を精度よく表現できる手法とした．マーカー粒子からオイラーメッシュへコーシー応力を補間することで，オイラーメッシュ上で運動方程式および連続の式の計算を行った．
Verificationについては，一軸引張問題の応力ひずみ曲線について数値解と厳密解を定量的に比較し，精度よく一致することを確認した．Validationとしては，ゴム材料からなる構造と空気との連成解析に適用し，定性的に実験と一致する結果を得ることができた．また，実験では観測が難しい構造周囲の気流の渦構造および圧力分布を可視化することによって，閉空間領域の空気が構造変形に与える影響を明らかにすることができた．構造から空気に運動量が輸送される現象が支配的な問題では数値的に安定的に計算ができることが確認されたが，一方，空気から構造に運動量が輸送される問題においては数値的に不安定になることが判明した．
|
| 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，Simoの粘性-超弾性モデルの実装・検証が完了したため．
|
| Strategy for Future Research Activity |
空気から構造に運動量が輸送される問題においては数値的に不安定になることが判明したため，これを回避するための数値解法の検討を進めるとともに，リファレンス・マップ法と粘弾性解析を組み合わせた数値解法の検討も進める計画である．
|
