2010 Fiscal Year Annual Research Report
粒子法による多相流粘弾性流体数値計算コードの開発とマグマへの応用
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22740297
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
市川 浩樹 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, グローバルCOE 研究員 (50570503)
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| Keywords | 固体地球物理学 / 流体 |
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| Research Abstract |
今年度は多相流の数値計算コードの作成を行った。このコードは固体地球科学でよく用いられているオイラー的な手法ではなく、粒子法に基づいている。本研究で開発される粒子法による粘弾性流体のレオロジーを取り扱える多相流コードには様々な適用例が考えられる。オイラー的な計算法では計算が困難な問題として、例えば、マグマの中の気泡や、地球のコアの形成問題など粒子法に適した問題を扱うことができる。これまでのオイラー的な手法では、必然的に相境界に非物理的な数値拡散が生じてしまうが、粒子法を使うことにより、相境界の数値拡散を実質ゼロにすることができ、相境界をシャープに保ちながら長時間の計算をすることができる。従って、気泡や液滴の合体や成長を精度良く取り扱うことができる。その計算コードは、マグマオーシャンでの鉄とシリケイトの分離を取り扱うために作成した多相流体用の計算コード[Ichikawa et al.,2010,JGR]を改良したもので、一般的な多相流体を取り扱える粒子法の計算コードを二種類開発した。これらのコードは表面張力や慣性力、粘性力を含む多相流体系を計算することができる。その二つのコードはそれぞれ、MPS法とSPHに基づいており、SPHのコードはEllero et al.,2002,JNNFMに従って、弾性体を含む粘弾性流体への対応をしている。数値的な不安定性は人工粘性で抑えている。これらのコードのベンチマーク計算を行い、正確に計算できていることが確かめられた。
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