• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

圧縮性流体計算におけるGodunov型有限体積法開発のパラダイムシフト

研究課題

研究課題/領域番号 17K18838
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
研究分野 流体工学、熱工学およびその関連分野
研究機関東京工業大学

研究代表者

肖 鋒  東京工業大学, 工学院, 教授 (50280912)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2018年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2017年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
キーワード数値流体力学 / 圧縮性流体 / 有限体積法 / 衝撃波 / 不連続面 / 流体工学 / 航空宇宙工学 / 計算物理 / 自由界面多相流 / 反応流
研究成果の概要

本研究では,以下の研究成果が得られた。
①セル境界不連続(変差)を最小化する原理,すなわちBVD原理に基づき,数値解の構造を保持できるBVD解法の設計指針を提案し,実証した。② BVDアグロリズムとBVDの許容関数を考案し,実用性の高い高性能BVD解法を確立した。③多段階BVDアグロリズムと常係数多項式及びTHINC関数を許容関数としたBVD解法の開発に成功し,既存手法に欠かせない非線形リミターを不要とする高解像度解法を実現した。④提案したBVD法をオイラー方程式及び反応性圧縮性流れに適用し,接触不連続面,反応フロント,渦構造など従来手法が十分に解像できない流れ構造を高精度で解像できた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では,BV値が数値散逸の大小に直結する点に着目し,これまでに類を見ないBV最小化の概念を数値解法開発の原理(BVD原理)として確立させた。BVD原理は,現行のGodunov型有限体積法の欠点を克服する斬新な発想であり,圧縮性流体のみならず,より一般的な双曲型保存則の数値解法の開発に大きな変革をもたらすことに違いがない。本研究は,数値流体力学研究の新しい方向を示し,研究成果は関連分野の新しい理論体系の形成に展開していくであろう。さらに,本研究で提案,実証した新型の数値計算手法は,圧縮性流体の数値解析をはじめ様々な応用問題に大きく資するものであり,産業界にも大きな波及効果を期待出来る。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 10件、 査読あり 11件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 8件、 招待講演 5件)

  • [国際共同研究] Institut de Math de Bordeaux (IMB)/University of Bordeaux(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] A new formulation for two-wave Riemann solver accurate at contact interfaces2019

    • 著者名/発表者名
      Deng X. , Boivin P., Xiao F.
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 31 号: 4 ページ: 046102-046102

    • DOI

      10.1063/1.5083888

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A fifth-order shock capturing scheme with two-stage boundary variation diminishing algorithm2019

    • 著者名/発表者名
      Deng X., Shimizu Y., Xiao F.
    • 雑誌名

      Journal of Computational Physics

      巻: 386 ページ: 323-349

    • DOI

      10.1016/j.jcp.2019.02.024

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] High resolution multi-moment finite volume method for supersonic combustion on unstructured grids2019

    • 著者名/発表者名
      Deng X., Xie B., Teng H., Xiao F.
    • 雑誌名

      Applied Mathematical Modelling

      巻: 66 ページ: 404-423

    • DOI

      10.1016/j.apm.2018.08.010

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Uncertainty quantification of shock-bubble interaction simulations2019

    • 著者名/発表者名
      Jin J., Deng X., Abe Y., Xiao F.
    • 雑誌名

      Shock Waves

      巻: ― 号: 8 ページ: 1191-1204

    • DOI

      10.1007/s00193-019-00893-4

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Coupled THINC and level set method: A conservative interface capturing scheme with high-order surface representations2018

    • 著者名/発表者名
      Qian L., Wei Y., Xiao F.
    • 雑誌名

      Journal of Computational Physics

      巻: 373 ページ: 284-303

    • DOI

      10.1016/j.jcp.2018.06.074

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A non-oscillatory multimoment finite-volume global transport model on a cubed-sphere grid using the WENO slope limiter2018

    • 著者名/発表者名
      Tang J., Chen C., Li X., Shen X., Xiao F.
    • 雑誌名

      Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society

      巻: 144 号: 714 ページ: 1611-1627

    • DOI

      10.1002/qj.3331

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] New accurate and efficient method for stiff detonation capturing2018

    • 著者名/発表者名
      Deng X., Xie B., Xiao F., Teng H.
    • 雑誌名

      AIAA Journal

      巻: 56 号: 10 ページ: 4024-4028

    • DOI

      10.2514/1.j056632

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] High fidelity discontinuity-resolving reconstruction for compressible multiphase flows with moving interfaces2018

    • 著者名/発表者名
      Deng X., Inaba S., Xie B., Shyue K.-M., Xiao F.
    • 雑誌名

      Journal of Computational Physics

      巻: 371 ページ: 945-966

    • DOI

      10.1016/j.jcp.2018.03.036

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Limiter-free discontinuity-capturing scheme for compressible gas dynamics with reactive fronts2018

    • 著者名/発表者名
      Deng X., Xie B., Loubere R., Shimizu Y., Xiao F.
    • 雑誌名

      Computers and Fluids

      巻: 171 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1016/j.compfluid.2018.05.015

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of a less-dissipative hybrid AUSMD scheme for multi-component flow simulations2018

    • 著者名/発表者名
      Niu Y.-Y., Chen Y.-C., Yang T.-Y., Xiao F.
    • 雑誌名

      Shock Waves

      巻: ― 号: 5 ページ: 691-704

    • DOI

      10.1007/s00193-018-0872-7

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 保存型 CIP 法による多相流の効率的な非構造格子数値計算モデル2018

    • 著者名/発表者名
      池端昭夫,清水友哉,肖鋒
    • 雑誌名

      日本計算工学会論文集

      巻: 2018 号: 0 ページ: 20180001-20180001

    • DOI

      10.11421/jsces.2018.20180001

    • NAID

      130006317787

    • ISSN
      1347-8826
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Solution-structure preserving reconstruction of finite volume method for compressible flow, Workshop on Numerical Compressible Flow2019

    • 著者名/発表者名
      F.Xiao
    • 学会等名
      Workshop on Numerical Compressible Flow
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A new paradigm to design high-fidelity Godunov schemes for both smooth and discontinuous solutions in complex flow simulations2019

    • 著者名/発表者名
      F.Xiao
    • 学会等名
      International workshop on High Order Structure-Preserving Numerical Methods Algorithms, Analysis and Applications
    • 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] A THINC scaling method for interface capturing2018

    • 著者名/発表者名
      R. Kumar, L.G Qian and F. Xiao
    • 学会等名
      The 2nd International Conference on Mechanics (2018) / The 12th Asian Computational Fluid Dynamics Conference (2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-Order Finite Volume Method for Hyperbolic Systems: MOOD and THINC Method2018

    • 著者名/発表者名
      S. Tann, X. Deng, R. Loubere and F. Xiao
    • 学会等名
      The 2nd International Conference on Mechanics (2018) / The 12th Asian Computational Fluid Dynamics Conference (2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Boundary Variation Diminishing (BVD) Principle: A New Guideline to Design High-Fidelity Numerical Schemes for Complex Flow Simulations2018

    • 著者名/発表者名
      F. Xiao, X. Deng and Y. Shimizu
    • 学会等名
      Taiwan-Japan Workshop on Mechanical and Aerospace Engineering
    • 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] Effects of uncertainty in bubble density on flow structures in shock-bubble interaction2018

    • 著者名/発表者名
      J. Jin, X. Deng, Y. Abe and F. Xiao
    • 学会等名
      The 9th International Conference on Computational Methods (Iccm2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Limiting-Free Discontinuity Capturing Schemes for Compressible Multi-components Flow2018

    • 著者名/発表者名
      X. Deng, B. Xie, R. Loubere and F. Xiao
    • 学会等名
      SHARK-FV 2018 conference (Sharing Higher-order Advanced Know-how on Finite Volume) conferences
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Consistent and efficient BVD reconstructions for interfacial multiphase compressible flows2018

    • 著者名/発表者名
      F.Xiao
    • 学会等名
      Workshop on numerical and physical modelling in multiphase flows: a cross-fertilisation approach
    • 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] BVD原理に基づいた高精度衝撃波捕獲スキームの開発2018

    • 著者名/発表者名
      清水友哉, Deng Xi, 肖 鋒
    • 学会等名
      第32回数値流体力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] CUDAとMPIによる自由界面圧縮性多相流の数値シミュレーション2018

    • 著者名/発表者名
      宮川直, ジン ジョンフン, 肖 鋒
    • 学会等名
      第32回数値流体力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 直方体容器内多液面の非線形挙動に関する数値シミュレーション2018

    • 著者名/発表者名
      遠藤悠輔, 肖鋒, 高原弘樹
    • 学会等名
      第32回数値流体力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 多相流界面でのRegular reflectionとIrregular reflectionの遷移における不確かさの影響評価2018

    • 著者名/発表者名
      ジン ジョンフン, 宮川直, 肖 鋒
    • 学会等名
      第32回数値流体力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Consistent and efficient BVD reconstructions for interfacial multiphase compressible flows2018

    • 著者名/発表者名
      F. Xiao
    • 学会等名
      CEA workshop on numerical and physical modelling in multiphase flows: a cross-fertilisation approach
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

URL: 

公開日: 2017-07-21   更新日: 2020-03-30  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi