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2017 年度 実績報告書

変形物体の陰関数表現と流体シミュレーション

研究課題

研究課題/領域番号 15K04766
研究機関立命館大学

研究代表者

仲田 晋  立命館大学, 情報理工学部, 教授 (00351320)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード流体シミュレーション / 数値解析 / コンピュータグラフィックス
研究実績の概要

本研究課題は変形物体を障害物とする流体シミュレーションの実現を目標とし,その要素技術の開発を進めてきた.最終年度の成果として,障害物の変形に関わる技術と流体計算の性能向上に関わる技術のそれぞれについて新たな手法を提案している.
1つ目は障害物の変形操作に関わる技術である.流体シミュレーションにおいて障害物は多面体または曲面として定義され,その変形をユーザが対話的に操作するためには任意の場所を曲げる処理が不可欠であり,このための新しい方法を開発している.具体的には,ユーザが指定した関節情報に応じて一つの形状モデルを2つの形状モデルに自動的に分割し,一方を傾けた状態で再度1つの形状モデルに融合するような理論的枠組みを構築することで問題解決を図った.
2つ目は流体運動計算の性能向上に関わる技術である.流体運動の計算では障害物付近での運動のモデル化が重要であり,本研究課題ではこの運動モデルの適切化を目指した.具体的には,流体が障害物付近で密着する効果を追加し,さらに流体と障害物に働く摩擦を適切に反映させることで,より実態に合った流体運動の数理モデルの構築を行っている.流体運動にかかわる課題としては流体追跡のシミュレーション技術もあり,このための新技術の開発も行っている.河川や湖のような広域的な流体シミュレーションのうち,流体の一部分に注目したときに,その局所的な流体がどのように流れるかを追跡する問題は都市工学分野の典型的な問題の一つである.本研究課題では大域的シミュレーションと局所的シミュレーションを分離し,前者は計算コストに優れたモデル,後者は追跡に優れたモデルを採用することで,効率的な流体追跡が可能なシミュレーション技術を開発した.この2つのモデルを融合するためには大域的な情報を局所的な流体に伝達する仕組みが必要であり,本研究では仮想粒子という概念を導入することで解決している.

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Efficient local smoothed particle hydrodynamics with precomputed patches2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Kanetsuki, J. C. Wells, S. Nakata
    • 雑誌名

      International Journal of Computer Mathematics

      巻: - ページ: 1-9

    • DOI

      10.1080/00207160.2018.1425799

    • 査読あり
  • [学会発表] Interactive finite-difference time-domain simulation for designing multichannel photonic crystal waveguides2017

    • 著者名/発表者名
      S. Nakata, Y. Yokoyama, T. Itoh, G. Chen, S. Ikuno
    • 学会等名
      International Symposium on Applied Electromagnetics and Mechanics
    • 国際学会
  • [学会発表] Acceleration of particle based fluid simulation with adhesion boundary conditions using GPU2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Kanetsuki, S. Nakata
    • 学会等名
      AsiaSim2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Efficient local smoothed particle hydrodynamics with precomputed patches2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Kanetsuki, J. C. Wells, S. Nakata
    • 学会等名
      International Conference Computational and Mathematical Methods in Science and Engineering
    • 国際学会

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公開日: 2018-12-17  

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