研究課題
圧電効果により，潮流の機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換するエネルギーハーヴェスティングは，次世代の発電システムとして注目されている．このシステムでは，圧電，構造，流体の間のみならず，機械と電気のサブシステム間にも不可分な相互作用（強連成）が生じる．本研究では，申請者らが提案する階層的分解により，マルチフィジクス・マルチシステム強連成解析手法を開発し，エネルギーハーヴェスティングの高精度かつ効率的な解析を実現する．さらに本手法を用いて，モデルシステムにおける共振特性を解明し，新しいエネルギーハーベスティングシステムを探索する．本年度においては，以下の成果を得た：Ⅰ．階層的分解によるマルチフィジクス強連成解析手法の開発 エネルギーハーヴェスティングに用いられるFPED（Flexible PiezoElectric Device）は，圧電，構造，流体の強い非線形性と相互依存性のために，それらの間の相互作用を近似して解くことが困難であるため，圧電‐構造‐流体強連成を階層的に分解し，適材適所に既存の解析手法を組み込んで（階層的分解），マルチフィジクス強連成解法を構築した，すなわち，最初に，分離型解法を用いて，圧電と構造‐流体連成に分離し，次に，プロジェクション解法を用いて，構造‐流体連成を速度場と圧力場に分割し，最後に，陽的時間積分法を用いて，速度場を構造自由度と流体自由度に分離した．ここで，構成された解法の実装にあたっては，申請者らがこれまで開発してきた圧電‐構造強連成解析手法と構造‐流体強連成解析手法を利用し，効率的に研究を行った．
1: 当初の計画以上に進展している
ベンチマーク問題への適用などによる検証等まで完了し，その成果が国内外の複数の学術誌から認められたから．
本研究では，まず，Ⅰ．階層的分解によるFPEDのマルチフィジクス強連成解析手法を開発し，次に，Ⅱ．階層的分解によるエネルギーハーヴェスティングシステムのマルチフィジクス・マルチシステム強連成解析手法を開発する．本年度において，当初の計画以上に進展しているので，この流れを早めるとともに，各項目の質と量を増やして，その研究規模を拡大する．
すべて 2020 2019
すべて 雑誌論文 (28件) (うち国際共著 14件、 査読あり 16件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 5件)
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