2021 Fiscal Year Research-status Report
Multiscale simulation hybriding molecular dynamics and continuum calculations
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20K03875
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
村島 隆浩 東北大学, 理学研究科, 助教 (50565520)
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2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 高分子 / 分子動力学法 / 連続体計算 / 非平衡 / 有限要素法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高分子流体など複雑な分子形態を内在する流体は、流体要素内部の分子形状が応力に寄与するために、その流動予測にはマクロスケールの流動とミクロスケールの分子運動を同時に扱う必要がある。しかしながらマクロスケールの複雑な流動を分子シミュレーションに反映するには、新しい分子シミュレーションのフレームワークを作る必要があった。昨年度、Murashima-Urata-Li (2019)の方法を改良し、複雑な流動を分子シミュレーションで扱えるように拡張した。今年度はその方法を用いてマルチスケールシミュレーションを実施する前の準備検討として、一定のひずみ勾配テンソル中での分子運動の解析を行った。渦流れを想定し、上三角成分と下三角成分の符号が異なるひずみ勾配テンソルを扱った。まず自明な問題として、反対称なひずみ勾配テンソルを課す状況について検討した。この場合はシステム全体が回転するだけで、分子は変形せず応力も平衡状態と同様に熱ゆらぎで振動することを観測した。次に上三角成分と下三角成分の大きさに差をつけたひずみ勾配テンソル下での流れを検討した。この場合では、システム全体は回転しながら分子がひずみを受けて伸長する挙動を観察した。分子の伸長軸の方向は時間経過とともに回転するため、マクロな応力値は回転とともに振動する。今後さらに長時間の計算やひずみ勾配テンソルの値を変えた計算を実施することで回転流動場中の定常状態について考察し論文にまとめる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
分子シミュレーションで任意の変形を扱うことができるようになり、現在、渦流れ中の分子運動を解析中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
ミクロスケールの解析を進めながら、マクロスケールシミュレーションとの接続を検討していく。マクロスケールシミュレーションについてはSPH法を用いるが近年新しい方法が出てきているため、それらの実装を含めた計算方法の見直しを進めていく。
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