| 研究概要 |
本研究は, 任意形状や移動境界を高精度で数値シミュレーションできる埋め込み境界法(Immersed Boundary Method)を海岸工学分野に導入し, これまで困難であった防災や海岸事業に関連する様々な海岸工学上の問題をより短時間・高精度で解析できる国内外でもトップレベルの新たな汎用数値モデルを開発し, 数値計算手法をより一層発展させることを目的とした. この研究を成し遂げるためには, 波と構造物の相互作用を解析できるIB法のみならず, 複雑な自由表面の変化を精度よく追跡する手法も重要となり, VOF法に基づいた自由表面追跡モデルを構築した. 一方, IB法では計算領域内部の解析対象構造物による境界条件を満足させるため, 流体の運動方程式に外力項を取り込んで計算を行うため, このような外力項をどのように評価するかによってモデルの特徴が決められる. 本研究では, デカルト格子を構造物境界面でのラグランジュメッシュとリンクさせ, 構造物の境界の影響を流体に外力として作用させて流体の境界条件を満足させるPVモデルを採用し, IB法に基づいたモデルを構築した. 同モテルの妥当性を検証するため, 波浪場におかれた水平円柱や移動浮体に適用し, 計算結果を水理模型実験結果と比較し, その有効性を明らかにした. 本数値モデルは, 既往のモデルでは困難であった曲面や任意形状を持つの構造物の情報の入力のわずらわしさや境界条件の取り扱いなどの課題を解決できる有効な物体と流体の連成解析モデルであるため, 海岸工学分野において学術的にも工学的にも極めて大きな成果が期待できる.
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