2014 Fiscal Year Annual Research Report
船舶流体力学におけるマルチスケールシミュレーションの研究
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25289315
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
日野 孝則 横浜国立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60373429)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 計算流体力学 / 船舶流体力学 / マルチスケール |
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| Outline of Annual Research Achievements |
船舶流体力学におけるマルチスケールシミュレーション法の基板技術開発として、昨年度はは長さスケールに対応した空間領域の分割方法を開発した。分割された領域のそれぞれの代表的な長さスケールに対応した空間格子を使用するので、マルチブロック格子法を適用した。また、ブロック配置の自由度を優先し、格子ブロック間の情報交換には重合格子法を採用し、局所細密化処理によって変数補間の精度を向上させた。
今年度は、局所細密化法の改良として、物体表面のような自由曲面上に配置された格子の細密化の際に、新たに追加する格子点を自由曲面上に配置する技法を開発した。実際の計算例により、自由曲面を有する領域における格子細密化の精度が向上することを確認し、空間におけるマルチスケールシミュレーション法を確立した。
さらに時間領域におけるマルチスケールシミュレーション手法の基礎的検討を行った。空間スケールの場合と同様に空間をいくつかの領域に分割し、各領域の時間スケールに対応して異なる時間刻み幅を設定する。各領域毎に設定した時間刻みを用いて時間積分を行うが、領域全体の時間精度を維持するために域間で同期をとる必要がある。そのため、空間方向の領域間の情報交換の場合と同様に、時間方向にも変数補間を行う。CFD計算における計算効率を考慮すると、時間積分には陰的方法を用いることが必須であるため、領域間の変数補間においては、内挿と外挿の組み合わせを用いる。以上のような時間スキームの定式化を行い、簡単な問題について適用可能性を検討した。
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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
研究計画では、初年度において長さスケールにおけるマルチスケール解析の要素技術を開発し、2年目の今年度は時間スケールの扱いを検討して新たな時間進行スキームを開発し、最終年度において、時間スケールと空間スケールの解析法の統合を行い、シミュレーション法として完成させる予定としている。
計画に従い、平成26年度は時間方向のマルチスケールに対応する新たな時間進行スキームを定式化し、その適用可能性を検討した。空間領域における領域分割法をベースにして、領域間の情報交換における空間方向の変数補間に時間方向の補間を組み合わせることで、異なる時間スケールに対応する時間進行スキームを開発した。手法開発は概ね計画通りに進捗し、時間マルチスケール解析手法の要素技術を確立した。
以上により、研究は当初の計画通り進捗していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度である平成27年度は、これまでに開発した、空間マルチスケール解析法と時間マルチスケールに対応した時間進行スキームを統合して、マルチスケール解析法として完成させる。合わせて、並列化処理による計算の効率化の検討を行う。計算手法を完成させた後、試計算に適用して、有効性を確認する。計算結果および計算効率を吟味することで、改善の要素を抽出し、必要な場合はさらに精度と効率の向上を図る。最終的に、船舶流体力学における実際的な問題に適用して、マルチスケールシミュレーション法の有効性を示す。
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| Causes of Carryover |
物品費および学会参加費が予算よりも若干少額であったためである。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度予算と合わせて物品費、消耗品として支出する予定である。
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