分散オープンシステムに対応した流れ解析システムの構築

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09650206
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 棚橋 隆彦 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (70051638)
• キーワード: 離散化空間 / 要素平均 / 離散化ナブラ演算子 / 要素Green関数 / オープンシステム / 上流化 / オブジェクト指向 / GSMAC法

研究概要

現在までに、分散オープン環境上での並列計算と相性の良い離散化ナブラ演算子法を用いたソフトウェアの開発、さらに流れの数値解析において最大の課題とされた移流が卓越した問題に対応できる上流化手法すなわちHybrid型GSMAC(generalized simplified marker and cell)有限要素法を開発し、流れ解析システムを構築してきた。このシステムは以下のモジュールを含む。
MHDモジュール:電磁熱流体では流体場・熱場・電磁場が相互に連成し複雑な現象を表すため、ネットワークを用いた分散オープンシステムの構築には最良の解析対象である。
GSMACモジュール:一般に,有限要素法による解析は汎用性が高いが、その反面、非圧縮性流体の解析は非構造格子を用いること、方程式の楕円性が強いといった理由から並列計算には不向きであると言われてきた。しかしながら、ここで開発したGSMAC有限要素法は完全に陽的であり、またelement-by-elementで解析できるため、並列計算との親和性は非常に高い。そこで、GSMAC有限要素法による超並列計算機の利用技術の構築を行い、大規模数値流体に適した、高精度、高速、低計算容量な有限要素法のアルゴリズムを構築してきた。
粘弾性モジュール:分散システムに対応した流体解析には、複雑な構成方程式で記述される流体のソルバー開発が必要不可欠な研究である。そこで、工業的に重要な粘弾性流体を取り上げ、その構成方程式のオブジェクトモジュールを開発し、ニュートン流体の解析ソルバーとして有効性が確認されているGSMAC法からそのモジュールを使用可能にした。

研究成果

• [文献書誌] 藤枝、益田、棚橋: "FEM/FVM混合法による粘弾性流体の三次元解析(8モード緩和時間分布を考慮した非可逆型Larsonによる解析)"日本機械学会論文集(B編). 66-641. 25-32 (2000)
• [文献書誌] 藤枝、和田、棚橋: "流体と固体の統一解法の構築"日本機械学会論文集(B編). 65-640. 3891-3898 (1999)
• [文献書誌] M.Makihara E.Shibata T.Tanahashi: "Application of the GSMAC-CIP Method to Incompressible Navier-Stokes Equation at High Reynolds Numbers"International Journal of Computational Fluid Dynamics. 12. 301-314 (1999)
• [文献書誌] 槙原孝文,棚橋隆彦: "円柱周りの非定常剥離流れ解析によるGSMAC-CIP法の検証"日本機械学会論文集(B編). 65-639. 3569-3576 (1999)
• [文献書誌] 藤枝忠臣,棚橋隆彦: "有限要素法による粘弾性流体のダイスウェル解析"日本機械学会論文集(B編). 65-637. 2937-2944 (1999)
• [文献書誌] 今村純也,棚橋隆彦: "還元法の連続体への応用"日本土木学会・応用力学論文集. 2. 241-252 (1999)
• [文献書誌] 棚橋隆彦: "CFDの基礎理論"IPC. 537 (1999)
• [文献書誌] 棚橋隆彦: "機械の研究(高速空気力学の上流化法)"養賢堂. 7 (1999)