2013 Fiscal Year Research-status Report
シミュレーションによる流体力学的相互作用を含む任意形状をした粒子の解析
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25800238
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Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
牧野 真人 山形大学, 理工学研究科, 教務職員 (10649172)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 粒子分散系 / 任意形状粒子 / 流体的相互作用 |
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| Research Abstract |
2次元の任意形状をした剛体粒子の流体力学的相互作用を含むシミュレータ開発を行い、プロトタイプのソフトウエアを作成した。ソフトウエアは、流体を解く格子ボルツマン法と粒子の存在により流体を乱す効果を埋め込み境界法を使って作成した。このソフトウエアを用いて、2次元でのポワズイユ流内に流れる、円、楕円、Ｌ字型の粒子をシミュレーションすることができた。これらの粒子のうち2種類が混ざった分散系では、粒子の形状に応じてポワズイユ流の中心部や壁近傍に粒子が移動していく傾向があるようだが、はっきりとした結論を出せていない。今後は、粒子数を増やしたり、流体の解像度を上げるなどして、さらなる議論が必要であると考える。他にも、高速化を考えて並列化や粒子の表面付近の流体メッシュの探索アルゴリズムなどの開発など、課題はあるが基本的なアルゴリズムを確立でき、当初の目標通り進んでいる。
さらに3次元のシミュレーションに向けて、球状粒子に限定した3次元の剛体粒子の流体力学的相互作用を含むシミュレータ開発も行った。円柱状の流路内を相互作用しながら沈降していく様子がシミュレーション出来た。重力下での沈降では、系全体の速度がゼロにしつつ粒子の沈降を議論できるシミュレーションを実現した。実験結果では、粒子の半径と円柱の半径の比に応じて、粒子の平均速度が単調に変化しないことが報告されているが、今回のシミュレーションでは、そのような結果は得られず、二つの半径の比に単調に平均速度は変化した。今後、球状粒子のシミュレーションを研究しつつ、3次元の任意形状の粒子のシミュレーションを行いたい。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の目的では2次元の任意形状粒子分散系のシミュレータ開発であったが、高速化にかかわるアルゴリズムに不十分な点があるも、これを実現できた。さらに、3次元の任意形状粒子分散系を実装でき前のテスト段階として、当初の予定にはなかった球状粒子に限定したシミュレータではあるが、作成することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
2次元のシミュレーションに関して、結果の妥当性に関してチェックが不十分であるため、検討する。また、高速化に関して並列化や粒子境界付近のメッシュの探索方法など検討する。並列化はOpenMPで対応する。メッシュの探索は、メッシュの幅と粒子の移動速度などから、的確なアルゴリズムを開発したい。
3次元の任意形状粒子の分散系のシミュレータ開発に関しても2次元のシミュレータをもとに、着手したい。
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Research Products
(10 results)
