| 研究課題/領域番号 |
16360045
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
工学基礎
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
青木 尊之 東京工業大学, 学術国際情報センター, 教授 (00184036)
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| 研究分担者 |
肖 鋒 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (50280912)
小川 隆申 成蹊大学, 理工学部, 教授 (50338571)
秋葉 博 (株)アライドエンジニアリング(平成16年度のみの分担), 開発部長
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| 研究期間 (年度) |
2004 – 2006
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| キーワード | 流体-構造連成問題 / 数値解析クラスライブラリ / 並列計算 / AMR / 個別要素法 / Immersed Boundary method / 個別要素法 / レイトレーシング |
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| 研究概要 |
流体と構造物が相互作用する現象は流体-構造連成問題と呼ばれ、未だ現象の解明が不十分な分野であり、数値シミュレーションに対する期待が高い。本研究では、次世代流体-構造連成シミュレーション解析を目的としたC++プログラミング言語のクラスライブラリを構築した。ライブラリには最先端の数値計算手法を用いた流体解析クラス、構造解析クラス、流体-構造連成連結クラス、格子生成クラス、並列計算クラス、ビジュアリゼーション・クラス等を組み込まれ、これらを組み合わせることで現象に応じたシミュレーショ解析ソフトウェアを容易に作成することができる。
構造格子型流体計算では計算精度を高めるための方法が検討され、構造計算との連成を容易にするコロケーテッド格子での安定化の手法を開発した。スタッガード格子以上の安定性とより高精度な計算を可能にし、200CPU以上での並列で爆発計算を実現した。AMRサブクラスでは3次精度を確保しつつ、ツリー型データ構造に基づく任意の細分化を可能にした。重合格子計算サブクラスを作り、風力発電の空力-風車トルクの流体-構造連成問題へ適用し、並進や回転運動を行う流体-構造連成問題には、重合格子法が非常に有効であることが明らかになった。直交格子で複雑形状の境界条件を計算できるImmersed Boundary Methodのサブクラスを作成した。また、粉体現象で用いる要素バネに加えて間隙バネを考慮することで構造破壊計算が可能になった。フォトリアリスティックな可視化サブクラスとして、POV-Rayを用いた高品位なレイトレーシングを可能にし、気泡流の可視化、台風の可視化を行い高い評価を得た。
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