| 研究概要 |
本年度は,昨年度に引き続き,オイラー型解法で重要となる移流方程式の計算精度の向上に主眼を置くとともに,構造-流体連成解析のプロトタイプのプログラムを作成した.本年度得られた結論は,以下の通りである.
1.オイラー記述に基づく高精度で安定な構造および流体解析手法の構築
界面の表現には,VOF(Volume of fluid)法を適用し,空間の離散化には任意形状の適合性の良い非構造子に基づく有限要素法を用いてプログラム開発を行った.移流方程式の離散化には,3次補間に基づく高精度な移流スキームであるCIP法を非構造格子に拡張したCIVA法を適用した.いくつかの数値解析に適用した結果,従来の差分法(MUSCL法)および有限要素法(SUPG法)に基づく風上化手法に比べて,界面を鋭敏にかつ高精度に解析可能であることが実験結果およびラグランジュ記述に基づく計算結果との比較により明らかとなった.
2.オイラー記述に基づく構造-流体連成解析手法の構築
1.で開発されたプログラムを基本として,構造-流体連成解析プログラムを作成した.なお,本年度は構造は変形のない剛体として取り扱った.構造の界面の表現についてもVOF法を採用し,その移流方程式の解法についてもCIVA法を採用した.構造と流体の連成解析手法としては,各時間ステップにおいて計算された流速場と圧力場を用いて,構造物に作用する流体力を評価して構造物の運動を解析するという,弱連成解析手法を採用した.本連成解析手法の妥当性を,浮体の安定問題に適用し理論解(アルキメデスの原理)との比較を行うことで検証した.
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