マルチフィジックススケール対応モーメントベースボルツマン解法の研究

• 研究課題/領域番号: 24560193
• 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: 流体工学
• 研究機関: 京都工芸繊維大学
• 研究代表者: 森西 晃嗣 京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 教授 (20174443)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 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: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 計算流体力学 / 格子ボルツマン法 / 二相流 / 乱流 / 熱流動 / 並列計算流体力学 / マルチスケール解法 / マルチフィジックス解法 / ボルツマン方程式 / マルチフィジックス / モーメント

研究成果の概要

分子速度分布関数を未知数とするボルツマン方程式に基づくコンピュータシミュレーションにおいては、分子速度空間も離散化する必要があるため多くの記憶容量を必要とする。そこで、対象とする流動現象を表現するのに必要最小限のモーメントを用いるボルツマン方程式解法を提案し、その有効性を格子ボルツマン法を例に検証した。その結果、従来の格子ボルツマン法と比較して、必要な記憶容量が削減されるのに加えて、数値安定性が大幅に改善し、高レイノルズ数流れ、乱流、熱流動、気液2相流などのシミュレーションが容易かつ経済的に遂行できることを確認した。

研究成果

• [雑誌論文] Higher order numerical simulation of unsteady viscous incompressible flows using kinetically reduced local Navier-Stokes equations on a GPU. (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Hashimoto, I. Tanno, T. Yasuda, Y. Tanaka, K. Morinishi, N. Satofuka
  • 雑誌名: Computers & Fluids 巻: 110 ページ: 108-113
  • DOI: 10.1016/j.compfluid.2014.09.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Parallel computation of turbulent flows using moment base lattice Boltzmann method. (2015)
  • 著者名/発表者名: Koji Morinishi and Tomohiro Fukui
  • 雑誌名: Parallel CFD 2015 巻: -
• [雑誌論文] Parallel computing approach of moment base two-phase lattice Boltzmann method. (2014)
  • 著者名/発表者名: Koji Morinishi and Tomohiro Fukui
  • 雑誌名: Parallel CFD 2014 巻: -
• [雑誌論文] Influence of Vortices in the Sinus of Valsalva on Local Wall Shear Stress Distribution (2013)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Fukui and Koji Morinishi
  • 雑誌名: International Journal of Life Science and Medical Research 巻: 3(3) 号: 3 ページ: 99-102
  • DOI: 10.5963/lsmr0303002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simulation of turbulent flow by lattice Boltzmann method and conventional method on a GPU (2013)
  • 著者名/発表者名: I. Tanno, T. Hashimoto, T. Yasuda, Y. Tanaka, K. Morinishi, N. Satofuka
  • 雑誌名: Computers & Fluids 巻: 80 ページ: 453-458
  • DOI: 10.1016/j.compfluid.2012.01.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Computation of unsteady incompressible viscous flows using kinetically reduced local Navier-Stokes equations on a GPU (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Hashimoto, I. Tanno, Y. Tanaka, K. Morinishi, N. Satofuka
  • 雑誌名: Procedia Engineering 巻: 61 ページ: 63-69
  • DOI: 10.1016/j.proeng.2013.07.094
  • 査読あり
• [雑誌論文] Efficient simulation for incompressible turbulent flow using lattice Boltzmann model (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Yasuda, Tomohisa Hashimoto, Hisato Minagawa, Koji Morinishi, Nobuyuki Satofuka
  • 雑誌名: Procedia Engineering 巻: 61 ページ: 173-178
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison of virtual flux method on LBM and on other methods on a GPU (2013)
  • 著者名/発表者名: I. Tanno, T. Hashimoto, T. Yasuda, Y. Tanaka, K. Morinishi, N. Satofuka
  • 雑誌名: Computers & Fluids 巻: 88 ページ: 822-825
  • DOI: 10.1016/j.compfluid.2013.07.001
  • 査読あり
• [学会発表] Parallel computation of turbulent flows using moment base lattice Boltzmann method (2015)
  • 著者名/発表者名: Koji Morinishi
  • 学会等名: 27th International Conference on Parallel Computational Fluid Dynamics
  • 発表場所: Montreal (Canada)
  • 年月日: 2015-05-17 – 2015-05-20
• [学会発表] Parallel computing approach of moment base two-phase lattice Boltzmann method (2014)
  • 著者名/発表者名: Koji Morinishi
  • 学会等名: 26th International Conference on Parallel Computational Fluid Dynamics
  • 発表場所: Trondheim, (Norway)
  • 年月日: 2014-05-20 – 2014-05-22
• [学会発表] Moment Base Lattice Boltzmann Method for Incompressible Multi-phase Flows (2013)
  • 著者名/発表者名: Koji Morinishi
  • 学会等名: 10th International Conference for Mesoscopic Methods in Engineering and Science (ICMMES 2013)
  • 発表場所: St Anne's College, Oxford, UK
• [学会発表] Moment Base Lattice Boltzmann Approach for Multiphysics Flow Problems (2012)
  • 著者名/発表者名: Koji Morinishi
  • 学会等名: 7th International Conference on Computational Fluid Dynamics (ICCFD7)
  • 発表場所: Mauna Lani Bay Hotel, Island of Hawaii, USA
• [学会発表] Moment base lattice Boltzmann approach for incompressible two-phase flows with large density ratio (2012)
  • 著者名/発表者名: Koji Morinishi
  • 学会等名: 6th European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering (ECCOMAS 2012)
  • 発表場所: University of Vienna, Vienna, Austria
• [学会発表] モーメント格子ボルツマン法に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 森西晃嗣
  • 学会等名: 日本機械学会第２５回計算力学講演会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド南地区
• [備考] ICCFD7 Proceedings ICCFD7-1605
  • URL: http://www.iccfd.org/iccfd7/proceedings.html