• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2016 年度 実績報告書

マルチフィジクス効果を利用した流体デバイスの最適構造創成設計法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 26600153
研究機関京都大学

研究代表者

西脇 眞二  京都大学, 工学研究科, 教授 (10346041)

研究分担者 山田 崇恭  京都大学, 工学研究科, 助教 (30598222)
泉井 一浩  京都大学, 工学研究科, 准教授 (90314228)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード構造最適化 / トポロジー最適化 / 流体解析 / 粒子砲 / マルチフィジックス / 弾性解析
研究実績の概要

本研究では,流体力による発電システムにおいて発電効率を抜本的に改善することを目的として,流体の流速ならびに圧力に応じて最適な形状へと自動的に変化する潜在的機能を持ったスマート翼構造の創成設計法を開発する.すなわち,流体力による構造物の力学的変形を積極的に利用し,最適な形状へと自動的に変形する構造を創成設計するために,流体力学の領域と構造力学の領域の物理的変化とその連成関係を同時に考慮できるトポロジー最適化の方法の基礎理論を構築する.
本年度も引き続き,流体解析において粒子法による解析手法の検討を実施した.粒子法は,連続体を剛体粒子の集合として模擬し,それらの相互関係の変化によって連続体の変形を記述する.粒子法の利点は,ラグランジュ法に基づく手法であるために支配方程式に対流項が存在しない.したがって, 有限要素法や有限体積法のような離散化の過程で生じる複雑な手続きは一切必要としない. また,自由表面を扱えるという利点があり,粒子法による状態場および随伴場の解析が可能となることで,最適化の対象領域は,より広くなることが期待できる.本年度は,解析対象を非圧縮性粘性流れとして,その対象に対して妥当なMoving Particle Semi-implicit(MPS)法を用いた実装法に検討した.また,最適化の過程においては感度解析が必要となるが,随伴変数法による感度解析を実施するためにラグランジュ法に基づく随伴方程式の導出法を開発し.さらに随伴方程式を実装し,数値解析により検証した.また,粒子法による流体解析手法と比較検討を実施するために,オイラー法に基づく手法についても検討を実施した.この検討に際しては流体表面の取り扱いで壁関数の取り扱いを可能として乱流モデルの適用が可能となり,MPSに基づくトポロジー最適化の手法による解の検証はより広い適用範囲で可能となった.

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2016

すべて 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [学会発表] 埋め込み境界で壁法則を適用した定常の非圧縮性粘性流れのトポロジー最適化2016

    • 著者名/発表者名
      古口睦士, 久保世志, 矢地謙太郎,山田崇恭,泉井一浩, 西脇眞二
    • 学会等名
      第12回最適化シンポジウム,日本機械学会
    • 発表場所
      北海道大学,札幌,北海道
    • 年月日
      2016-12-06 – 2016-12-07
  • [学会発表] 壁面の取り扱いに埋め込み境界法を用いた定常の非圧縮性粘性流れのトポロジー最適化2016

    • 著者名/発表者名
      古口睦士, 久保世志, 矢地謙太郎,山田崇恭,泉井一浩, 西脇眞二
    • 学会等名
      第26回設計工学・システム部門講演会,日本機械学会
    • 発表場所
      慶応大学,横浜,神奈川
    • 年月日
      2016-10-08 – 2016-10-10
  • [学会発表] Level set-based Topology Optimization Method for Fluid Problem Incorporating with an Immersed Boundary Method2016

    • 著者名/発表者名
      Kubo, S., Koguchi, A., Yaji, K., Yamada, T., Izui, K., and Nishiwaki, S.
    • 学会等名
      1st Asian Congress of Structural and Multidisciplinary Optimization (ACSMO2016)
    • 発表場所
      Brick Hall, Nagasaki, Japan
    • 年月日
      2016-05-22 – 2016-05-26
    • 国際学会

URL: 

公開日: 2018-01-16  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi