2014 Fiscal Year Research-status Report
変分法を用いた自由表面を有する非ニュートン流体の数値解析法の開発
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25820208
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
西藤 潤 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40456801)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 非ニュートン流体 / 変分法 / スランプ試験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，フレッシュコンクリートなどの非ニュートン流体の流動解析の数値計算手法を開発することである．26年度は以下のテーマについて基礎的課題を解決した。
１．これまで開発してきた定式化には数値計算量が多く，また反復計算における収束が良くないという問題点があった．この問題を解消するため，ポテンシャル関数の離散化を工夫し，定式化を修正した．これにより，定式化の段階で現れる式が単純化され，線形方程式の縮約が容易になり，未知数の数を減らすこと可能となった．また，線形方程式の条件数が大きくならないように適切に解くべき式の選択を行うことで，反復計算の収束性および安定性が向上した．これらの修正の結果，プログラムコードはエンドユーザにとって扱いやすいものになった．また，開発者にとっても，これらの問題点に悩まされることなくプログラムコードの開発が可能となり，今後の研究の発展に大きく寄与するものとなった．
２．数値計算手法の妥当性を検証する比較材料とするため，スランプ試験の様子をビデオ撮影し，フレッシュコンクリートの流動性を調べた．通常のコンクリート材料を用いた場合，得られる実験値のバラツキが大きく，十分な再現性が得られないため，供試体から粗骨材を除くケースも試した．数値計算と実験結果を比較した結果，数値計算における構成式と壁面との境界条件の扱いに課題があることが判明した．そのため，27年度はこれらの課題を解決する予定である．
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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
非ニュートン流体の挙動を効率的かつ安定して解くための解析手法の研究・開発を行った．また，数値実験と比較するための実験を行い，データを取りまとめた．
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度は，砂の流動的な挙動をシミュレートするための定式化を行う．また，その解析結果と比較する材料として標準砂を用いた数値実験を行う．26年度中に判明した構成式および壁面境界の扱いについても検討を行う予定である．
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