2005 Fiscal Year Annual Research Report
自由水面乱流の気液界面輸送現象の解明と計算科学的手法による界面ダイナミクスの評価
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15360265
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
禰津 家久 京都大学, 工学研究科, 教授 (30109029)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
細田 尚 京都大学, 工学研究科, 教授 (10165558)
牛島 省 京都大学, 工学研究科, 助教授 (70324655)
木村 一郎 松江工業高等専門学校, 土木工学科, 助教授 (60225026)
森 信人 大阪市立大学, 工学研究科, 講師 (90371476)
山上 路生 京都大学, 工学研究科, 助手 (80362458)
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| Keywords | 気液界面 / 二流体モデル / 高次精度スキーム / 高速演算 / 並列演算 / ギガビットネットワーク / 領域分割 / 三次元二流体計算 |
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| Research Abstract |
本研究では,気体と液体の界面現象を把握し,現象解明と予測評価を行うための数値解析手法を開発することを一つの目的としている.この検討では,気液界面に生ずる微細な波動現象や運動量輸送を再現するため,気液二流体に対する新しい数学モデルを導き,これを高次精度の解法とアルゴリズムを用いて,従来より膨大な数の3次元計算格子上で数値解を求める.この数値演算を高速に行うことが数値解法の開発のキーポイントとなることから,特に平成17年度は,その計算機環境(並列演算システム)を整備して気液界面現象の数値シミュレーションを行った.並列演算システムは,16台のPCをギガビットネットワークで結合したPCクラスタであり,分散メモリシステムを構成する.本年度はこのPCクラスタのハードウエアの組立を行い,OSと並列計算ライブラリを提供するLAMのインストールなどのソフトウエア環境の整備を行った.この並列演算システムの基本特性に関する検証を非圧縮性流体計算法を用いて行った.その結果,以下のような成果を得た.
1)領域分割に基づく並列演算を行い,非圧縮性流体計算を行った結果,ノード数の増加とともに計算速度が短縮化されるという,スピードアップの向上が確認された.
2)領域を多次元領域分割することにより,スピードアップがさらに増加する特性が確認された.
3)非構造格子を用いる場合の非圧縮性流体計算を同様に行い,スピードアップに関する同様の結果を得た.
4)構築した数値モデルと並列計算システムを用いて風波開水路流れの数値シミュレーションを実行し,計算結果と実験結果を比較した.それによって本研究で構築した数値計算法は気液相が複雑に混在する風波開水路流を十分再現できることを明らかにした.
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Research Products
(7 results)
