2023 Fiscal Year Annual Research 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, 准教授 (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 / 半陰解法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
オイラー型解法は，空間固定直交メッシュを用いる数値解法であり，構造の大変形解析や大規模並列計算に適している．ただし，ヤング率の高い構造解析では既往のオイラー型解法では数値安定性に課題があった．原因は，速度勾配の不連続による数値不安定，固体応力波のクーラン条件による時間増分制約の 2 つが挙げられる．
そこで本研究では，Reference map 法により前者を解消し，半陰解法により後者を緩和した手法を提案する．Reference map法により，固体ひずみ評価において，速度勾配でなく変形勾配テンソルの逆テンソルを用いることで，流体の速度場に依存しない固体変形評価が可能となる．なお，本研究ではマーカー粒子を介して固体内部変数を計算するため，従来のオイラー型固体解析において必要であった移流方程式を計算する必要はなく，Reference mapの移流による数値不安定は原理的に発生しない点が利点である．界面の速度勾配が不連続であるベンチマーク問題において，実行時間の観点で陽解法と比較して提案手法が優位であり，従来の速度勾配法においても弾性率の高い領域において実行時間の観点で優位であることがわかった．
今後の課題として，以下の点が挙げられる．マーカー粒子数が少ない条件下における数値解の精度向上．更に弾性率を上昇させた時の数値安定性の改善．上記の問題を解決した上での実現象の解析への応用．超並列計算への適用．
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