指数関数型ペトロフ・ガラーキン有限要素法による乱流解析及び統合ソフトウェアの開発

• 研究課題/領域番号: 23560075
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 工学基礎
• 研究機関: 日本大学
• 研究代表者: 角田 和彦 日本大学, 生産工学部, 教授 (80177336)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2012年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2011年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 計算流体工学 / 複雑流れ / 有限要素法 / 粒子法 / GPU / ソフトウェア / マーチングキューブ法 / POV-Ray / コンピュータグラフィックス

研究概要

本研究では、これまで流れのモデルを対象に指数関数型ペトロフ・ガラーキン有限要素法を開発してきた。また、自由表面等を含むより複雑な流れの問題への適用を図るために、粒子法による数値解析も示してきた。その粒子法による圧力計算をする際に、有限要素法の定式化で用いられた重み関数のアイデアを粒子法シミュレーションに拡張し、圧力場に関する数値解の安定化を図った。その流れの可視化システム構築として、マーチングキューブ法を用いポリゴンデータに変換し、POV-Rayでレンダリングすることで流体をリアルに表現することを示した。また、GPUによる大規模な３次元複雑流れのシミュレーションの可能性を提示してきた。

研究成果

• [雑誌論文] Dam-breaking Flow Simulations by Particle-based Scheme Using Logarithmic Weighting Function (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Kakuda, K. Tochikubo and J. Toyotani
  • 雑誌名: CMES:Computer Modeling in Engineering & Sciences 巻: vol.95, no.5 ページ: 351-367
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional Fluid Flow Simulations Using GPU-based Particle Method (2013)
  • 著者名/発表者名: K.Kakuda, T. Nagashima, Y. Hayashi, S. Obara, J. Toyotani, S. Miura, N. Kasturada, S. Higuchi and S. Matsuda
  • 雑誌名: CMES : Computer Modeling in Engineering & Sciences 巻: vol.93, no.5 ページ: 363-376
  • 査読あり
• [雑誌論文] Particle-based Fluid Flow Simulations on GPGPU Using CUDA (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Kakuda, T. Nagashima, Y. Hayashi, S. Obara, J. Toyotani, N. Kasturada, S. Higuchi and S. Matsuda
  • 雑誌名: CMES : Computer Modeling in Engineering & Sciences 巻: vol.88, no.1 ページ: 17-28
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluid Flow Simulation Using Particle Method and Its Physics-based Computer Graphics (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Kakuda, S. Obara, J. Toyotani, M. Meguro and M. Furuichi
  • 雑誌名: CMES : Computer Modeling in Engineering & Sciences 巻: vol.83, no.1 ページ: 57-72
  • 査読あり
• [雑誌論文] Flow Simulations by a Particle Method Using Logarithmic Weighting Function (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Kakuda, J. Toyotani, S. Matsuda, H. Tanaka and K. Katagiri
  • 雑誌名: e-journal ICCES 巻: vol.17, no.4
  • 査読あり
• [学会発表] GPUを用いた有限要素法による乱流解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三浦慎一郎,市川周一,角田和彦
  • 学会等名: 数理科学会第32回数理科学講演会講演論文集
  • 発表場所: 大阪府立大学(CD-ROM)
  • 年月日: 2013-08-17
• [学会発表] 表面張力を考慮した液滴落下の粒子法シミュレーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 林侑希,豊谷純,角田和彦
  • 学会等名: 数理科学会第32回数理科学講演会講演論文集
  • 発表場所: 大阪府立大学(CD-ROM)
  • 年月日: 2013-08-17
• [学会発表] GPUを用いた有限要素法による乱流解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三浦慎一郎，市川周一，角田和彦
  • 学会等名: 数理科学会 第32回数理科学講演会講演論文集
  • 発表場所: 大阪府立大学
• [学会発表] 表面張力を考慮した液滴落下の粒子法シミュレーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 林侑希，豊谷純，角田和彦
  • 学会等名: 数理科学会 第32回数理科学講演会講演論文集
  • 発表場所: 大阪府立大学
• [学会発表] CUDA/GPUによる粒子法シミュレーションの高速化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 永島侃,小原俊介,三浦慎一郎,豊谷純,角田和彦
  • 学会等名: 数理科学会第31回数理科学講演会講演論文集
  • 発表場所: 都立産業技術高専(pp.65-66)
  • 年月日: 2012-08-25
• [学会発表] MPS法による3次元流体シミュレーション (2012)
  • 著者名/発表者名: 林侑希,小原俊介,豊谷純,角田和彦
  • 学会等名: 数理科学会第31回数理科学講演会講演論文集
  • 発表場所: 都立産業技術高専(pp.63-64)
  • 年月日: 2012-08-25
• [学会発表] CUDA/GPUによる粒子法シミュレーションの高速化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 永島侃，小原俊介，三浦慎一郎，豊谷純，角田和彦
  • 学会等名: 数理科学会 第31回数理科学講演会講演論文集
  • 発表場所: 都立高専(東京)
• [学会発表] MPS法による圧力安定化手法及び液封式ポンプへの適用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小原俊介,角田和彦,豊谷純
  • 学会等名: 日本流体力学会第25回数値流体力学シンポジウム講演論文集
  • 発表場所: 大阪大学(pp.1-4)(USBメモリー)
  • 年月日: 2011-11-19
• [学会発表] MPS法による圧力安定化手法及び液封式ポンプへの適用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小原俊介，角田和彦，豊谷純
  • 学会等名: 第25回数値流体力学シンポジウム講演予稿集, 日本流体力学会
  • 発表場所: 大阪大学コンベンションセンター（大阪府）
• [備考] 研究者情報
  • URL: http://kenkyu-web.cin.nihon-u.ac.jp/Profiles/44/0004389/profile.html
• [備考] 受賞計算&実験理工学国際会議(ICCES2014)にてDistinguished Achievement Medal (2014.6)
  • URL: http://www.icces.org/achievement_medal.html
• [備考]
  • URL: http://kenkyu-web.cin.nihon-u.ac.jp/Profiles/44/0004389/profile.html