仮想現実を利用した数値風胴の試作

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07555063
• 研究機関: 京都工芸繊維大学
• 研究代表者: 里深 信行 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 教授 (30027891)
• 研究分担者: 小幡 正規 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助手 (80260628) ; 西田 秀利 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助教授 (40164561) ; 森西 晃嗣 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助教授 (20174443) ; 松野 謙一 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助教授 (70252541)
• キーワード: 数値解析 / 仮想現実 / 並列計算 / 線の方法 / 陰的陽的法 / 格子ボルツマン法 / コンカレントエンジニアリング / 仮想試作

研究概要

EPS T-20や16個のT805を用いたマルチトランスピュータシステムでの経験に基づき、RISCプロセッサT9000を16個使用した並列コンピュータと先端的ヒューマンインターフェースである仮想現実を応用した流れの数値シミュレーションシステム(仮想風洞)を試作した。T9000チップは前者のT805に比較して処理性能が飛躍的に向上しており、大規模な数値シミュレーションが短時間で実行できる環境が実現できた。臨場感の高い表示を得るために偏光眼鏡による立体表示を可能とするディスプレイシステムをふかした。
このシステム上に実現するコードとして、非圧縮性流に対しては、回転差分近似と陰的陽的(IMEX)差分法を組み合わせた方法とセル・オートマトン法から派生した格子ボルツマン法を開発することに成功した。また、圧縮性流に対しては階層的デカルト格子を用いて複雑形状物体まわりの流れを計算する方法を提案し、国際会議等で高い評価を得た。このコードにおける数値計算法としては、既に多くの実績のある陽的有理ルンゲ・クッタ時間積分法と中心差分法を組み合わせた線の方法を用いた。境界近傍の不規則な格子点に対しては格子無し(Gridless)法を改良した局所選点法を用いている。
これらのコード及び応用ソフトを組み合わせることにより21世紀に向けての製造技術であるコンカレントエンジニアリングや仮想試作のための基礎的知見を得るためのシステムが構築できた。このシステムを応用しての飛翔体の仮想試作の実験などは今後の課題である。

研究成果

• [文献書誌] N.Satofuka and M.Obata: "Parallel Computaion of Fluid Dynamic Equations on MPP and Workstation Network" International Symposium on Parallel Computing in Engineering and Science,FULL PAPERS. 14 (1997)
• [文献書誌] N.Satofuka and T.Nishioka: "Numerical Solution of Incompressible Fluid Flows Using Lattice Boltzmann Method" Computational Science for the 21st Century,Wiley-Interscience-Europe,to be published. 10 (1997)
• [文献書誌] A.Nakano,N.Satofuka and N.Shimomura: "A Cartesian Grid Approach to Compressible Viscous Flow Computations" Computational Fluid Dynamics'96,John Wiley & Sons. 540-546 (1996)
• [文献書誌] K.Matsuno: "Actual Numerical Accuracy of an Iterative Scheme for Solving Evolution Equations with Application to Boundary-Layer Flow" Transuctions of the Japan Society for Aeronautics and Space Sciences. Vol.38,No.122. 311-322 (1996)
• [文献書誌] 西田秀利: "非スタガード差分法による非圧縮性ナビェ.・ストークス方程式の数値解" 日本機械学会論文集(B編). 62巻599号. 2646-2651 (1996)
• [文献書誌] M.Obata and N.Satofuka: "Implementation of Parallel Rotated IMEX Method for Incompressible N-S Equations on Hitachi SR Series Computers" Parallel Computational Fluid Dynamics -Algorithms and Results Using Advanced Computers-. 212-219 (1997)