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接触を伴う流体構造連成問題解明のためのマルチスケール解析法の構築

研究課題

研究課題/領域番号 17J10893
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 流体工学
研究機関早稲田大学

研究代表者

倉石 孝  早稲田大学, 早稲田大学大学院創造理工学研究科総合機械工学専攻, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2017年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードタイヤ / マルチスケール解析 / Reynolds方程式 / 路面粗さ / 接地 / 流体解析 / フォイル軸受 / 流体構造連成解析
研究実績の概要

当該年度の研究成果は大きく分けて2つある
1つ目は, 使用している解析手法の層流における解析精度の検証を行った. 解析結果の比較をするために, トライボロジーの分野のReynolds方程式を使用した. 層流においては流れ分布は2次関数で表現できるため, 高次関数を扱う本手法では1つの要素で正確に表現できる. 本研究では, 高解像度の解析格子を用いた結果を参照解とし, 解析手法とReynolds方程式において, それぞれ1次の関数と高次関数の一種であるNURBSを用い解析した. Reynolds方程式を使用した解析結果は, 解析格子の厚み方向の要素数が少なくても十分な解析精度であることが確認できた. 一方本研究で使用する解析手法では, 1次の関数を使用した場合では16倍の要素を使用しても参照解と約30%の誤差が生まれた. NURBSを用いた場合では, 本解析手法はReynolds方程式相当の解を得られることがわかった.
2つ目は, タイヤまわりの流れの解析において路面粗さに対応させた. 今までの解析では, タイヤと路面は接地面において完全に接触させていたが実際の路面には粗さがありその粗さとタイヤによって隙間が生まれる. この路面粗さにより生じる微小な空間の流れをNURBSを用いて再現する. 路面粗さの大きさはタイヤの直径に対して1/100,000のオーダーである. 路面粗さの周波数を無作為に決定し, その粗さにおけるタイヤとの接触を求め, タイヤまわりの流体解析を実施した. 本研究より, 路面粗さのようなミクロスケールから, タイヤまわりのマクロスケールまで精度良くまで解くことができ, 工学問題へと適用することができた.
また, この2年間の研究成果をもとに博士論文を執筆した.

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Space-Time Isogeometric Flow Analysis with Built-in Reynolds-Equation Limit2019

    • 著者名/発表者名
      Kuraishi Takashi、Takizawa Kenji、Tezduyar Tayfun E.
    • 雑誌名

      Mathematical Models and Methods in Applied Sciences

      巻: - 号: 05 ページ: 1165-1185

    • DOI

      10.1142/s0218202519410021

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Tire Aerodynamics with Actual Tire Geometry, Road Contact and Tire Deformation2018

    • 著者名/発表者名
      Kuraishi Takashi、Takizawa Kenji、Tezduyar Tayfun E.
    • 雑誌名

      Computational Mechanics

      巻: 63 号: 6 ページ: 1165-1185

    • DOI

      10.1007/s00466-018-1642-1

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] ST-SI-TC-IGA Computational Analysis of Flow Around a Tire with Actual Geometry, Road Contact and Tire Deformation2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kuraishi
    • 学会等名
      Advances in Computational Fluid--Structure Interaction and Flow Simulation (AFSI2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Tire Aerodynamic Analysis and Verification with the Space-Time Slip Interface Topology Change Method and Isogeometric Discretization2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kuraishi
    • 学会等名
      The 19h International Conference on Finite Elements in Flow Problems
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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