2011 Fiscal Year Annual Research Report
VOF法と境界埋め込み法を併用した人体内流動と熱輸送のマルチスケール並列解析
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21560166
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
白崎 実 横浜国立大学, 環境情報研究院, 准教授 (50302584)
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| Keywords | 計算流体力学 / 生体力学 / 微小循環系 / 熱・物質輸送 / 並列計算 |
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| Research Abstract |
人体内部では,マクロからミクロへと大きくそのスケールを変えるマルチスケールの流れが多くみられる.代表的なものとしては,比較的太い血管からなる巨視的循環系から,毛細血管などで構成される微小循環系を経由して再び巨視的循環系へとめぐる血液の流れがある.血流は酸素や栄養分を末梢組織までくまなく行き渡らせると同時に体内における熱輸送を行っている.血流の他にも呼吸器では,最大のスケールである気管から最小スケールの末梢気道に至るまでに,管の内径は数十分の1,気流速度は数千分の1以下になることが知られている.呼吸器系疾患や循環器系疾患の発症,病変等において流れの影響は少なくないと考えられ,そのメカニズムの解明は非常に重要である.本研究では,この実験的なアプローチが困難なマクロとミクロを含むマルチスケールの輸送現象を数値計算によって解析するための計算手法の構築を目指している.最終年度となる本年度は,血流や肺で見られるような,複数回の分岐を経て,マクロスケールからミクロスケールへと推移する3次元形状に対して,Immersed boundary法による直接的な表現とVOF法(FAVOR法)による間接的な表現を併用した計算モデルを作成した上で解析を行った.別途,計算対象全体を直接的に表現した計算モデルでの計算結果との比較を行い,提案する計算手法の妥当性について確認した.生体を対象としていることから,確定出来ないパラメータも存在し,計算条件の設定に今後検討を要する部分も残るものの,目標としていた計算手法についてその基礎となるものを構築することが出来たと考えられる.
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