2022 Fiscal Year Research-status Report
破壊過程と流体輸送－データ同化・可視化によるアプローチ
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22K03542
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
伊藤 伸一 東京大学, 地震研究所, 助教 (10756331)
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2022-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | 破壊 / 乾燥亀裂 / 輸送 / フェーズフィールドモデル / データ同化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水と粉の混合物が乾燥してできる破壊パターンは干上がった水田や水たまりなどで日常的に観測される。そのような破壊は亀裂と流体・熱輸送場が相互作用することで進展していくため、実験・理論の両面から物質内部で発生する流体・熱輸送場の動力学を理解することは亀裂の予測へ向けて重要な課題である。本研究は破壊パターンの実験データと数値シミュレーションを統合するデータ同化の枠組みで統合することで、破壊過程と輸送の相互関係を解析する手法を開発することを研究の目的としている。研究初年度である本年度は、実験設備や実験粉末等のセットアップを整理した上で、表面流れの可視化しデータ同化に用いるデータとして利用することを目的として、粒子画像流速測定法により表面の物質輸送をデータ化する手法を構築した。数値シミュレーションの面では、phase-field法による破壊過程のモデリングを実施し、亀裂進展の過程に流体の拡散過程を取り入れることができるようにした。データ同化解析手法面では、本研究ではデータ同化法として大規模系を取り扱うことができる４次元変分法データ同化法を採用しているが、４次元変分法データ同化法のさらなる高速化・高度化のために、既存の４次元変分法データ同化法と乱択化アルゴリズムを組み合わせることにより高速な推定値評価を行えるように理論を構築した。簡単な数値実験により、提案手法は既存手法における推定コストを大幅に削減できることが確かめられた。
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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
本年度の目標であったフェーズフィールドモデル法によるモデル構築は当初の計画通りに実施できた。実験において既存実験設備の改定のため、本格的な実験の実施にはやや遅れているが、それに向けた準備を整えることができた。さらに、データ解析手法開発においては、当初想定していなかった高速化法を構築できた点で計画以上に進展したといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も引き続き実験の拡充とシミュレーションモデル開発を推進していく。またデータ同化手法についても最新の発展を逐次取り入れ高度化を目指す。本計画で得られた結果は速やかに学会・研究集会等で公表する。
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| Causes of Carryover |
既存実験設備の改定により実験研究が計画よりやや遅れていることに起因して関連する物品購入がなかったことが挙げられる。また初年度ということもあり、各計画の小粒な成果は出てきているものの研究発表の水準に至らず、学会等の旅費の計上が少なかったことも一因として挙げられる。
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Research Products
(7 results)
