環境流れ問題に直結した流動数理の解析

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10640100
• 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: 藤間 昌一 茨城大学, 理学部, 助教授 (00209082) ; 長谷川 博 茨城大学, 理学部, 助教授 (70282283) ; 中村 玄 群馬大学, 工学部, 教授 (50118535) ; 日合 文雄 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (30092571) ; 坂田 文彦 茨城大学, 理学部, 教授 (50013438)
• キーワード: 環境流れ / 水圏環境 / 大気圏環境 / 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 / コンピュータ・シミュレーション

研究概要

3年継続の研究の初年度として、まず、水圏環境の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パソコンに実装し、利用者の意見を取り入れた改良を行う。
2. 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進め、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. 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を新規のパソコンに実装し、地域に根差した研究話題を提供するために、霞ヶ浦、鹿島港のテスト・モデルを計算し、実施学生の意見を取り入れて、一層使い勝手が良くなるように、プログラムを改善した。
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開境界条件に特性曲線方向の方法を取り入れ、良好な計算結果を得た。成果を担当大学院生の学術論文として、国際雑誌に発表した。

研究成果

• [文献書誌] K.Shirota,K.Onishi,et al.: "Inverse boundary value problem with unknown material." Theoretical and Applied Mechanics. 47. 315-323 (1998)
• [文献書誌] K.Kobayashi,K.Onishi,et al.: "An approximate variational method for the Cauchy problem in plane elastostatics." Theoretical and Applied Mechanics. 47. 341-347 (1998)
• [文献書誌] H.Hasegawa et al.: "Mechanisms of self-organized renormalizability" Lecture Notes in Artificial Intelligence. 1532. 391-392 (1998)
• [文献書誌] 長谷川 博, 他: "雑音下の繰り込み可能性の安定性について" 情報処理学会全国大会論文集. 98. 87-90 (1998)
• [文献書誌] F.Hiai: "Maximizing free entropy." Acta Math.Hungar.80・4. 335-356 (1998)
• [文献書誌] F.Hiai: "Amenability and strong amenability for fusion algebras with applications to subfactor theory." Internat.J.Math.9・6. 669-722 (1998)
• [文献書誌] M.Kawashita,G.Nakamura: "The poles of the resolvent for the exterior Neumann problem of anisotropic elasticity." SIAM J.Math.Anal.発表予定.
• [文献書誌] M.Ikehata,G.Nakamura et al.: "Identification of the shape of inclusion of anisotropic elastic body." Applicable Analysis. 発表予定.
• [文献書誌] S.Danbara,M.Yamamoto et al.: "Modeling of boundary condition for turbulent boundary layer bleed." AIAA Paper. 98・926. 1-9 (1998)
• [文献書誌] K.Toda,M.Yamamoto,et al.: "Computation of supersonic turbulent flowfield with secondary jet normal to freestream." AIAA Paper. 98・944. 1-9 (1998)
• [文献書誌] S.Fujima: "Iso-P2 P1/P1/P1 domain-decomposition/finite-element method for the Navier-Stokes equations." Contemporary Mathematics. 218. 246-253 (1998)
• [文献書誌] S.Fujima: "Mortar element method for flow problems in primitive variables form." Internat.J.Computatinal Fluid Dynamics. 9. 209-219 (1998)
• [文献書誌] 川原睦人,藤間昌一,他: "有限要素法による流れのシミュレーション" シュプリンガー・フェアラーク東京, 298 (1998)