| 研究課題/領域番号 |
15560131
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
流体工学
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| 研究機関 | 電気通信大学 |
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研究代表者 |
黒田 成昭 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (70092608)
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| 研究分担者 |
朴 炳湖 電気通信大学, 電気通信学部, 助手 (50323879)
田中 太 (有)フルイドテクノロジー, 研究員
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| 研究期間 (年度) |
2003 – 2004
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| 研究課題ステータス |
完了 (2004年度)
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| 配分額 *注記 |
2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
2004年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2003年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
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| キーワード | 流体・弾性体連成 / 大変形 / 流体励起振動 / CFD / 移動境界 / 複雑形状 / 流力弾性問題 / 流体励起問題 / 複雑境界問題 / 部分境界適合直交格子 / 同時計算法 / 流体工学 / シミュレーヨン / 連成問題 / 同時計算 / 移動境界適合座標 |
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| 研究概要 |
数値流体力学は目覚しく発展しているが、その中で、最近は、構造物の渦励振振動や、バイオ流体関係などの関連で、流体・弾性体の連成問題に関する関心が高まってきている。本研究は従来困難であった大変形を伴う複雑形状の弾性体と流体の強連成の問題を解析する新しい手法の開発を目的とする。
流体と弾性体の連成の問題は、多くの実用的な問題と関連しているが、その解析は比較的弾性変形量が小さい場合に限られてきた。申請者は大きな弾性変形を伴う流体・弾性体連成問題の解析について、流体と弾性体を同時刻について解いていく「同時計算法」とよべる新しいアルゴリズムと、直交格子法と境界適合格子を組み合わせた「部分境界適合直交格子法」を提案してきた。本研究では、上記「同時計算法」と「部分境界適合直交格子法」を流力弾性の連成問題に対応できるように組み合わせ、複雑形状、大変形問題の流体・弾性体の連成問題解析のあたらしい方法を確立することを目指した。さらに、いくつかの具体的問題に適用して、実用上の流体・弾性体の連成問題に充分対応できる事を実証することを目標とした。
解析手法の研究としては
1 連成問題解析の同時計算法の解析を有限体積法と部分段階法により解析するプログラムを完成させた。
2 直交格子法を用いた解析で物体近傍の解析精度を高める目的で「部分境界適合直交格子」を開発した。
3 直交格子におけるカットセル技術を研究した。
それらに結果を踏まえ
1 流体と弾性体の連成の問題は移動境界問題であるため、先ず流体の移動境界問題に使用される各種の解法を検討し、その精度、信頼性の比較を行った。具体的には重合格子法、部分境界適合直交格子法、移動境界適合格子法、等を用いて流体の移動境界問題である振動円柱周りの流れ場の解析を行い、それぞれの手法の比較検討を行なった。
2 弾性支持された複数円柱群周りの流れの解析と流体励起振動の解析では、3円柱、4円柱、9円柱の解析や実験から、振動軌跡、振幅と流れ場の関係を示した。複雑境界物体の流体弾性体連成問題の解が安定に得られることを示した。
3 新しい分野への応用として、弾性流体潤滑の解析に発展させる研究を行った。
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