2004 Fiscal Year Annual Research Report
密度の跳びのある界面の不安定性の非線形発展と渦ダイナミクス〜MD手法を用いて〜
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04J08079
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
堀越 将司 大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Keywords | レーリー・テーラー不安定性 / 大規模並列数値計算 / 可視化 |
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| Research Abstract |
レーリー・テーラー不安定性では界面に密度の跳びがあるためそれらの非線形発展過程では非一様な渦が生成・消滅される。このような系での渦のダイナミクスは、渦の生成・消滅がない一様な系とは本質的に異なる。すなわち、渦の生成・消滅と渦の相互作用の観点からこれらの不安定性の非線形発展を解明することを2年間の最終目標としている。
空間格子を用いる通常の流体シミュレーションでは種々の数値不安定性が存在し、その数値不安定性に起因する渦が現れ、取り扱いが非常に困難となっている。そこで本研究では、世界に先駆け,本質的にこれらの数値不安定性の問題が存在しない分子動力学シミュレーション法を用いたコードを開発した。
また、分子動力学のシミュレーションで流体現象を取り扱うために大規模な計算となるために通信ライブラリであるMPIを用いて、シミュレーションコードの階層的並列化を行った。これによりスケーラブルな高速分散並列処理が可能となり、大きなレイノルズ数の系に対しても現実的時間でシミュレーションを行うことができようになった。そして、その大規模計算から出力される大規模データの可視化プログラムも完成させた。以上により、大規模な分子動力学のシミュレーションが可能となった。さらに、テストシミュレーションによりレーリー・テーラー不安定性でのコードの妥当性を検討し良好な結果を得た。これは物理学会にて発表を行った。合わせて、大規模並列数値計算における計算機システム問題点とその回避策を見いだし、発表論文としてまとめた。
来年度は、レーリー・テーラー不安定性に加えて、円筒形状の系で求心リップル衝撃波をドライブさせリップル衝撃波の安定性、波面での渦度成長などについて通常の流体シミュレーション結果と比較し、生成渦度とレイノルズ数との関係を明らかにする。また、波面での渦度生成とマッハ数との関係、あるいはマッハ反射の出現を観測する。
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