生活圏の水と大気の流動数理とパソコン・シミュレーション

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08640305
• 研究機関: 茨城大学
• 研究代表者: 大西 和榮 茨城大学, 理学部, 教授 (20078554)
• 研究分担者: 中村 玄 群馬大学, 工学部, 教授 (50118535) ; 長谷川 博 茨城大学, 理学部, 助教授 (70282283) ; 坂田 文彦 茨城大学, 理学部, 教授 (50013438)
• キーワード: 水圏環境 / 数値流体力学 / ナビエ・ストークスの方程式 / 浅水長波方程式 / 有限要素法 / コンピュータ・シミュレーション / 環境問題

研究概要

2年継続の研究として、生活に身近な流れを対象としたパソコンによる計算の実際的運用に力点を置いた次の研究を押し進め、以下に述べるような研究成果を得ることができた。
1.非圧縮性粘性流体の流れ、浅水域における長波の伝搬・流動のコンピュータシミュレーションプログラムを検証し、利用者の意見を取り入れた改良を行う。
2.圧縮性粘性流体の流れ、および低層大気圏内の空気の流れを記述する方程式の有限要素法による離散化を、パソコンシミュレーションに適した形に改める。
3.プリ・ポストグラフィック処理機能付きのパソコンプログラムを開発し、そのコードを公開する。
これらについて、次の実績をあげることができた。
1.初年度において一応の開発を完了した非圧縮性粘性流体の流れ、浅水域における長波の伝搬・流動のパソコンによる水環境流れ解析のためのシミュレーションプログラムの検証を実際の運用を通して続け、広く利用者の意見を取り入れて、一層使い勝手が良くなるように改善した。成果を成書に編集し、共同研究者と連名で出版した。
2.偏微分方程式としては同じタイプに属する圧縮性粘性流体の流れ、および低層大気圏内の空気の流れを支配する方程式の有限要素法による離散化を行った。低層大気圏内の空気の流れについての成果を学術論文にまとめ、国際雑誌に投稿した。

研究成果

• [文献書誌] K.Onishi(K.Shirota): "Boundary integral equation for Navier-Stokes equations in a non-smooth domain." SUT Journal of Mothematics. 33・1. 11-45 (1997)
• [文献書誌] K.Onishi(K.Shirota): "Numerical impedance tomography." Theoretical and Applied Mechanics. 46. 317-330 (1997)
• [文献書誌] K.Onishi(K.Shirota): "A boundary element Galerkin method for the Dirichlet problem of the heat equation in non-smooth domain." Scienticae Mathematicae. (発表予定).
• [文献書誌] K.Onishi(Y.Ohura): "Identification of boundary displacements in plane elasticity by BEM" Engineering Analysis with Boundary Elements. (発表予定).
• [文献書誌] 大西和榮(繁田岳美): "Poisson方程式のCauchy問題に対する変分法的解法" 境界要素法論文集. 14. 129-132 (1997)
• [文献書誌] 大西和榮(代田健二): "ポワソン方程式のソース頃に対する変分法的同定法" 境界要素法論文集. 14. 138-142 (1997)
• [文献書誌] F.Sakata(N.D.Dang): "Thermal damping width of the giant dipole resonance in hot nuclei." Physical Review C. 55. 2872-2884 (1997)
• [文献書誌] F.Sakata(T.Tanaka): "On band termination of collective rotation" Physical Review C. 57. 180-190 (1997)
• [文献書誌] F.Sakata(K.Iwasaki): "Structural change in the cranked HFB bands." Progress in Particle and Nuclear Physics. 38. 249-250 (1997)
• [文献書誌] G.Nakamura: "A formula for the fundamental solution of anisotropic elasticity." Quarterly Journal of Applied Mathematics. 50. 179-194 (1997)
• [文献書誌] G.Nakamura: "Layer stripping algorithm in elastic impedance tomography." The IMA Volume in Mathematics and its Applications. 90. 375-384 (1997)
• [文献書誌] G.Nakamura(M.Kawashita): "The qoles of the resolvent for the exterior Neumann problem." SIAM Journal of Mathematical Analysis. (発表予定).
• [文献書誌] 大西和榮(二之宮弘): "パソコンによる水環境流れ解析" 朝倉書店, 244 (1997)
• [文献書誌] 坂田文彦(市村宗武): "現代の物理学9,原子核の理論 第2部" 岩波書店, 302 (1997)