| 研究課題/領域番号 |
22K12058
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分60100:計算科学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
大西 順也 国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 研究員 (20376495)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | ハイパフォーマンス・コンピューティング / 濡れ / 微細構造 / 流体工学 / 混相流 / 最適化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
固体表面に微細構造を付加することで、従来にない新しい機能や高い性能（たとえば、超撥水性）を示すことが知られている。しかしながら、これらの機能の発現機構や効率、堅牢性については未解明な点が残っている。本研究では、スーパーコンピュータ等を用いた大規模数値シミュレーションの活用により、微細構造表面上の濡れ現象を機構論的に解明するとともに、表面機能の強化や性能向上を目的として、トポロジー最適化を適用し、その効果や妥当性を検証する。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、大規模並列計算技術を活用することで、流動・伝熱・気液界面挙動の相互干渉による非定常マルチスケール・マルチフィジックス現象に対する直接数値シミュレーションを実現し、微細構造表面上の濡れ現象を機構論的に解明する。また、上記の直接数値シミュレーションに対して、随伴解析に基づいたトポロジー最適化手法を組み合わせることで、微細構造の最適化を試みる。具体的には、a)Cassie状態における静的接触角の最大化、b)Wenzel-Cassie転移におけるエネルギー障壁の最大化、c)微細構造内部における毛管流れの最大化の各最適化問題に対して実際にトポロジー最適化手法を適用し、特性や効果を評価、検証することで、濡れ現象に関する最適化技術を確立する。
R5年度は、主に、Cassie状態における静的接触角に関する随伴解析に向け、先行研究や既存解析手法の調査に加え、計算プログラムの作成と検証に取り組んだ。また、前年度に引き続き、数値シミュレーションで用いる計算モデル、および、計算プログラムの検証を進めた。さらに、後の最適化で必要となる参照データの収集を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
随伴解析用に作成したプログラムが期待通りに動作しないため、予定より遅れている。
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| 今後の研究の推進方策 |
随伴解析用プログラムの作成については、まずは先行研究と同じ手法を採用することで、ベースとなるプログラムを完成させ、その上で本研究で予定している拡張を進める。
また、計算資源を増強することで、最適化に向けたパラメータスタディを前倒しで実施する。
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