高次精度パラメトリック時空間モデルによる機械と流体の相互作用解析手法の開発

• 研究課題/領域番号: 24760144
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 滝沢 研二 早稲田大学, 高等研究所, 准教授 (60415809)
• 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: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2012年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 数値流体解析 / 移動境界問題 / トポロジー変化 / 熱流体解析 / 時間空間モデリング / 流体力学

研究成果の概要

本研究は、機械と流体の相互作用を解析するための計算手法の開発である。流体の解析手法はこれまでに多く研究されてきており一定の成果を上げている。本研究の特徴は、この流体解析と周辺機械が起こす時間変化という空間のみならず時間のモデリングを行う点である。
ここでは、３つの項目について取り組んだ。１つ目は運動方程式に着目し加速度が連続である条件を利用した時刻データの滑らかな記述手法の考案、２つ目は、弁の開閉のような空間のトポロジーが変わる問題を高精度に、そして高効率に、３つ目は回転体のようにそれ自身がトポロジーを変更せずとも、高精度な流体解析を実現するための格子を捩れずに解析する手法の考案である。

研究成果

• [雑誌論文] ST and ALE-VMS methods for patient-specific cardiovascular fluid mechanics modeling (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Takizawa, Y. Bazilevs, T.E. Tezduyar, C.C. Long, A.L. Marsden, and K. Schjodt
  • 雑誌名: Mathematical Models and Methods in Applied Sciences 巻: 24 号: 12 ページ: 2437-2486
  • DOI: 10.1142/s0218202514500250
  • 査読あり
• [雑誌論文] Engineering analysis and design with ALE-VMS and space-time methods (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Takizawa, Y. Bazilevs, T.E. Tezduyar, M.-C. Hsu, O. Oiseth, K.M. Mathisen, N. Kostov, and S. McIntyre
  • 雑誌名: Archives of Computational Methods in Engineering 巻: 21 号: 4 ページ: 481-508
  • DOI: 10.1007/s11831-014-9113-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aerodynamic and FSI analysis of wind turbines with the ALE-VMS and ST-VMS methods (2014)
  • 著者名/発表者名: Bazilevs, K. Takizawa, T.E. Tezduyar, M.-C. Hsu, N. Kostov, and S. McIntyr
  • 雑誌名: Archives of Computational Methods in Engineering 巻: 21 号: 4 ページ: 359-398
  • DOI: 10.1007/s11831-014-9119-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] FSI analysis of the blood flow and geometrical characteristics in the thoracic aorta (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Suito, K. Takizawa, V.Q.H. Huynh, D. Sze, and T. Ueda
  • 雑誌名: Computational Mechanics 巻: 54 号: 4 ページ: 1035-1045
  • DOI: 10.1007/s00466-014-1017-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Space-time fluid mechanics computation of heart valve models (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Takizawa, T.E. Tezduyar, A. Buscher, and S. Asada
  • 雑誌名: Computational Mechanics 巻: 54 号: 4 ページ: 973-986
  • DOI: 10.1007/s00466-014-1046-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] FSI modeling of the reefed stages and disreefing of the Orion spacecraft parachutes (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Takizawa, T.E. Tezduyar, C. Boswell, R. Kolesar, and K. Montel
  • 雑誌名: Computational Mechanics 巻: 54 号: 5 ページ: 1203-1220
  • DOI: 10.1007/s00466-014-1052-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coronary arterial dynamics computation with medical-image-based time-dependent anatomical models and element-based zero-stress state estimates (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Takizawa, R. Torii, H. Takagi, T.E. Tezduyar, and X.Y. Xu
  • 雑誌名: Computational Mechanics 巻: 54 号: 4 ページ: 1047-1053
  • DOI: 10.1007/s00466-014-1049-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A variational multiscale method for particle-cloud tracking in turbomachinery flows (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Corsini, F. Rispoli, A.G. Sheard, K. Takizawa, T.E. Tezduyar, and P. Venturini
  • 雑誌名: Computational Mechanics 巻: 54 号: 5 ページ: 1191-1202
  • DOI: 10.1007/s00466-014-1050-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiscale methods for gore curvature calculations from FSI modeling of spacecraft parachutes (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Takizawa, T.E. Tezduyar, R. Kolesar, C. Boswell, T. Kanai, and K. Montel
  • 雑誌名: 10.1007/s00466-014-1069-2 巻: 54 号: 6 ページ: 1461-1476
  • DOI: 10.1007/s00466-014-1069-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Main aspects of the space–time computational FSI techniques and examples of challenging problems solved (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Takizawa and T.E. Tezduyar
  • 雑誌名: Mechanical Engineering Reviews 巻: 1 号: 1 ページ: CM0005-CM0005
  • DOI: 10.1299/mer.2014cm0005
  • NAID: 130005004785
  • ISSN: 2187-9753
  • 査読あり
• [雑誌論文] Challenges and directions in computational fluid-structure interaction (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Bazilevs, K. Takizawa, and T.E. Tezduyar
  • 雑誌名: Mathematical Models and Methods in Applied Sciences 巻: 23 号: 02 ページ: 215-221
  • DOI: 10.1142/s0218202513400010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Computer modeling techniques for flapping-wing aerodynamics of a locust (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Takizawa, B. Henicke, A. Puntel, N. Kostov, and T.E. Tezduyar
  • 雑誌名: Computers & Fluids 巻: 85 ページ: 125-134
  • DOI: 10.1016/j.compfluid.2012.11.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Space-time VMS computation of wind-turbine rotor and tower aerodynamics (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Takizawa, T.E. Tezduyar, S. McIntyre, N. Kostov, R. Kolesar, and C. Habluetzel
  • 雑誌名: Computational Mechanics 巻: 53 号: 1 ページ: 1-15
  • DOI: 10.1007/s00466-013-0888-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Space-time computation techniques with continuous representation in time (ST-C) (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Takizawa and T.E. Tezduyar
  • 雑誌名: Computational Mechanics 巻: 53 号: 1 ページ: 91-95
  • DOI: 10.1007/s00466-013-0895-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Space-time VMS methods for modeling of incompressible flows at high Reynolds numbers (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Takizawa, D. Montes, S. McIntyre, and T.E. Tezduyar
  • 雑誌名: Mathematical Models and Methods in Applied Sciences 巻: 23 号: 02 ページ: 223-248
  • DOI: 10.1142/s0218202513400022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Space-time techniques for computational aerodynamc (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Takizawa, B. Henicke, A. Puntel, N. Kostov, and T.E. Tezduyar
  • 雑誌名: Computational Mechanics 巻: 50 号: 6 ページ: 743-760
  • DOI: 10.1007/s00466-012-0759-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Space-time computational analysis of bio-inspired Flapping-wing aerodynamics of a micro aerial vehicle (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Takizawa, N. Kostov, A. Puntel, B. Henicke, and T.E. Tezduyar
  • 雑誌名: Computational Mechanics 巻: 50 号: 6 ページ: 761-778
  • DOI: 10.1007/s00466-012-0758-y
  • 査読あり
• [学会発表] Takashi Kuraishi, Kenji Takizawa, Shohei Asada and Tayfun E. Tezduyar (2015)
  • 著者名/発表者名: Multiscale Thermo-Fluid Analysis of a Tire under Road Conditions
  • 学会等名: The 18th International Conference on Finite Elements in Flow Problems
  • 発表場所: 台北（台湾）
  • 年月日: 2015-03-18
  • 招待講演
• [学会発表] Ringsail-Parachute Design Studies Based on Aerodynamic-Moment Computation (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuki Tsutsui, Kenji Takizawa, Tayfun E. Tezduyar and Cody Boswell
  • 学会等名: The 18th International Conference on Finite Elements in Flow Problems
  • 発表場所: 台北（台湾）
  • 年月日: 2015-03-17
  • 招待講演
• [学会発表] Geometric-Porosity Modeling for the NASA Drogue Parachute (2015)
  • 著者名/発表者名: Taro Kanai, Kenji Takizawa, Yuki Tsutsui, Tayfun E. Tezduyar and Ryan Kolesar
  • 学会等名: The 18th International Conference on Finite Elements in Flow Problems
  • 発表場所: 台北（台湾）
  • 年月日: 2015-03-17
  • 招待講演
• [学会発表] Cable Dynamics in an Internal Flow with Obstacles (2015)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Hattori, Kenji Takizawa and Tayfun E. Tezduyar
  • 学会等名: The 18th International Conference on Finite Elements in Flow Problems
  • 発表場所: 台北（台湾）
  • 年月日: 2015-03-17
  • 招待講演
• [学会発表] Contact Modeling of MAV Clapping Wings (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuto Otoguro, Kenji Takizawa, Tayfun E. Tezduyar and Austin Buscher
  • 学会等名: The 18th International Conference on Finite Elements in Flow Problems
  • 発表場所: 台北（台湾）
  • 年月日: 2015-03-17
  • 招待講演
• [学会発表] Space-Time Interface-Tracking in Fluid Mechanics Computations with Contact between Moving Solid Surfaces (2015)
  • 著者名/発表者名: K． Takizawa， S． Asada，T.E. Tezduyar and A. Buscher
  • 学会等名: The 18th International Conference on Finite Elements in Flow Problems
  • 発表場所: 台北（台湾）
  • 年月日: 2015-03-17
  • 招待講演
• [学会発表] Medical-Image-Based Time-Dependent Anatomical Models and Element-Based Zero-Stress Estimates (2015)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Sasaki, Kenji Takizawa, Tayfun E. Tezduyar, Hirokazu Takagi, Keiichi Itatani, Shohei Miyazaki and Kagami Miyaji
  • 学会等名: The 18th International Conference on Finite Elements in Flow Problems
  • 発表場所: 台北（台湾）
  • 年月日: 2015-03-16
  • 招待講演
• [学会発表] NURBS基底関数を用いたSpace-Time有限要素法による数値解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 乙黒 雄斗，倉石 孝，筒井 雄樹，金井 太郎，服部 均，佐々木 崇史，滝沢 研二，Tayfun Tezduyar
  • 学会等名: 日本応用数理学会２０１５年研究部会連合発表会
  • 発表場所: 明治大学（東京）
  • 年月日: 2015-03-07
  • 招待講演
• [学会発表] パラシュートのGeometric porosityを解像した流体解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤 成美，筒井 雄樹，寺原 拓哉，滝沢 研二，Tayfun Tezduyar
  • 学会等名: 第２８回数値流体力学シンポジウム
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京）
  • 年月日: 2014-12-11
• [学会発表] Contact algorithm for clapping wings (2014)
  • 著者名/発表者名: 乙黒 雄斗，滝沢 研二，Tayfun Tezduyar, Austin Buscher
  • 学会等名: 第63回理論応用力学講演会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京）
  • 年月日: 2014-12-11
• [学会発表] ST-TC法を用いたタイヤ接地面周辺の流体解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 浅田 奨平，滝沢 研二，倉石 孝，Tayfun Tezduyar
  • 学会等名: 第２８回数値流体力学シンポジウム
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京）
  • 年月日: 2014-12-09
• [学会発表] Multiscale thermo-fluid analysis of a tire with and without treads (2014)
  • 著者名/発表者名: 倉石 孝，滝沢 研二，浅田 奨平，Tayfun Tezduyar
  • 学会等名: 第２８回数値流体力学シンポジウム
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京）
  • 年月日: 2014-12-09
• [学会発表] 垂直軸型風車付き津波避難タワーの解析Ⅱ (2014)
  • 著者名/発表者名: 望月 寛己，滝沢 研二，Tayfun E.Tezduyar，内山 久和，服部 均，乙黒 雄斗，青木 尊之
  • 学会等名: 第２８回数値流体力学シンポジウム
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京）
  • 年月日: 2014-12-09
• [学会発表] Space-Time Interface-Tracking with Topology Change (ST-TC) (2014)
  • 著者名/発表者名: K． Takizawa， S． Asada，T.E. Tezduyar and A. Buscher
  • 学会等名: International Conference on Progress in Fluid Dynamics and Simulation
  • 発表場所: 国立台湾大学（台湾）
  • 年月日: 2014-10-26
  • 招待講演
• [学会発表] 障害物を含む管路流れ中の紐の挙動解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 服部 均, 滝沢 研二, 岡田 尚也, Tayfun E. Tezduyar
  • 学会等名: 日本流体力学会 年会２０１４
  • 発表場所: 東北大学（仙台）
  • 年月日: 2014-09-17
• [学会発表] Space-Time VMS Computation of Wind-Turbine Rotor and Tower Aerodynamics (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Takizawa, T.E. Tezduyar, S. McIntyre and N. Kostov
  • 学会等名: International Conference BAIL 2014 Boundary and Interior Layers
  • 発表場所: Charles Univesrit, プラハ（チェコ）
  • 年月日: 2014-09-16
  • 招待講演
• [学会発表] Space-time interface-tracking with topology change (ST-TC) - Method and Flow Computations with Moving (2014)
  • 著者名/発表者名: 滝沢 研二, 浅田 奨平, Tayfun E. Tezduyar, Austin Buscher
  • 学会等名: 日本流体力学会 年会２０１４
  • 発表場所: 東北大学（仙台）
  • 年月日: 2014-09-15
  • 招待講演
• [学会発表] Space-Time Interface-Tracking with Topology Change (ST-TC) (2014)
  • 著者名/発表者名: K． Takizawa， S． Asada，T.E. Tezduyar and A. Buscher
  • 学会等名: 11th World Congress on Computational Mechanics
  • 発表場所: バルセロナ（スペイン）
  • 年月日: 2014-07-21
  • 招待講演
• [学会発表] Estimation of Element-Based Zero-Stress State for Arterial FSI (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Takizawa, H. Takagi, T.E. Tezduyar, R. Torii
  • 学会等名: 11th World Congress on Computational Mechanics
  • 発表場所: バルセロナ（スペイン）
  • 年月日: 2014-07-21
  • 招待講演
• [学会発表] Multiscale thermo-fluid analysis of a tire (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kuraishi, K. Takizawa, S. Tabata, S. Asada, T.E. Tezduyar
  • 学会等名: 第19回計算工学講演会
  • 発表場所: 広島国際会議場（広島）
  • 年月日: 2014-06-12
• [学会発表] FSI Analysis of Spacecraft Drogue Chutes at Compressible-Flow Regimes (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Takizawa, T. Kanai, R. Kolesar T.E. Tezduyar
  • 学会等名: Computational Engineering and Science for Safety and Environmental Problems
  • 発表場所: 東北大学（仙台）
  • 年月日: 2014-04-15
• [学会発表] FSI Analysis of JAXA HTV-R Parachute (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Tsutsui, K. Takizawa, N. Toh, C. Boswell, R. Kolesar, Tayfun E. Tezduyar
  • 学会等名: Computational Engineering and Science for Safety and Environmental Problems
  • 発表場所: 東北大学（仙台）
  • 年月日: 2014-04-15
• [学会発表] Computational Engineering Analysis with the New-Generation Space-Time Methods (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Takizawa and T. Tezduyar
  • 学会等名: Advances in Computational Fluid-Structure Interaction and Flow Simulation
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 招待講演
• [学会発表] Aortic-Valve Simulation with a High-Accuracy Method (2014)
  • 著者名/発表者名: 滝沢研二，浅田奨平，Austin Buscher，Tayfun E. Tezduyar
  • 学会等名: 日本機械学会 バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 東北大学
• [学会発表] 個別の患者に適応した人体動脈初期ストレス推定法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高木裕和，滝沢研二，Tayfun E. Tezduyar
  • 学会等名: 計算工学会
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所
• [学会発表] トポロジー変化を考慮したSpace-Time法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 滝沢研二，浅田奨平，Tayfun E. Tezduyar
  • 学会等名: 計算工学会
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所
• [学会発表] Patient-specific computational analysis of the influence of a stent on the unsteady flow in cerebral aneurysms (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Takizawa, K. Schjodt, A. Puntel, N. Kostov, H. Takagi, S. Asada and T. Tezduyar
  • 学会等名: Coupled Problems 2013
  • 発表場所: Ibiza, Spain
  • 招待講演
• [学会発表] 大型商用車の走行時におけるタイヤと周囲間熱流束に関するマルチスケール熱・流体解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田畑 伸一郎, 滝沢 研二, 倉石 孝, 高木 裕和, 草鹿 仁, 大聖 泰弘, Nikolay Kostov, Spenser Mclntyre, Tayfun E. Tezduyar
  • 学会等名: 自動車技術会 秋大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
• [学会発表] 熱流体解析によるタイヤの熱伝達率予想 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田畑伸一郎，倉石孝，高木裕和，滝沢研二，Kostov Nikolay，Tayfun E. Tezduyar
  • 学会等名: 日本機械学会計算力学講演会
  • 発表場所: 佐賀大学
• [学会発表] ディスクブレーキ周りの熱流体連成解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高木裕和，滝沢研二，田畑伸一郎，Tayfun E. Tezduyar
  • 学会等名: 日本機械学会計算力学講演会
  • 発表場所: 佐賀大学
• [学会発表] Space-Time法による人工弁の計算 (2013)
  • 著者名/発表者名: 浅田奨平，滝沢研二，Austin Buscher，Tayfun E. Tezduyar
  • 学会等名: 日本機械学会計算力学講演会
  • 発表場所: 佐賀大学
• [学会発表] Thermo-fluid analysis of heat generation and cooling of a disk brake (2013)
  • 著者名/発表者名: 高木裕和，滝沢研二，田畑伸一郎，Tayfun E. Tezduyar
  • 学会等名: 数値力学シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] Thermo-fluid analysis of a tire with heat sources from tire heating and engine exhaust (2013)
  • 著者名/発表者名: 倉石孝，滝沢研二，田畑伸一郎，高木裕和，Kostov Nikolay，Tayfun E. Tezduyar
  • 学会等名: 数値力学シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] Boundary fitted meshing for arterial flow analysis (2013)
  • 著者名/発表者名: Kenji Takizawa，Nikolay Kostov，Hirokazu Takagi and Tayfun Tezduyar
  • 学会等名: 第２５回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: つくば市
• [学会発表] Space-Time Computational Techniques for Flapping-Wing Aerodynamics of a Locust (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Takizawa, B. Henicke, A. Puntel, N. Kostov, and T.E. Tezduyar
  • 学会等名: Advances in Computational Mechanics (ACM 2013)
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 招待講演
• [学会発表] 弁の開閉を伴う流体流れの計算 (2013)
  • 著者名/発表者名: Kenji Takizawa, Shohei Asada, Hirokazu Takagi and Tayfun Tezduyar
  • 学会等名: 第62回理論応用力学講演会
  • 発表場所: 目黒区
• [学会発表] Space-Time Computational Techniques for Aerodynamics of Flapping Locust Wings (2012)
  • 著者名/発表者名: Kenji Takizawa and T.E. Tezduyar
  • 学会等名: International Workshop on Future of CFD and Aerospace Sciences
  • 発表場所: 神戸市
  • 招待講演
• [学会発表] Space-Time Computational Fluid-Structure Interaction Techniques (2012)
  • 著者名/発表者名: Kenji Takizawa and T.E. Tezduyar
  • 学会等名: ASME International Mechanical Engineering Congress & Exposition
  • 発表場所: Houston, USA
  • 招待講演
• [図書] Computational Fluid-structure interaction: Methods and applications (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Bazilevs, K. Takizawa, and T.E. Tezduyar
  • 総ページ数: 404
  • 出版者: John Wiley