エネルギーハーヴェスティングのマルチフィジクス・マルチシステム強連成解法

能量收集的多物理场/多系统强耦合求解方法

• 批准号: 19F19379
• 负责人: 石原 大輔
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kyushu Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-10-11 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19F19379/
• 关键词: エネルギーハーベスティング; マルチフィジクス; マルチシステム; 連成解析; 階層的分解; 圧電バイモルフ; FPED; マルチフィジクス強連成; マルチシステム強連成; エネルギーハーヴェスティング; 圧電‐構造‐流体連成現象

圧電効果により，潮流の機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換するエネルギーハーヴェスティングでは，圧電，構造，流体の間のみならず，機械と電気のサブシステム間にも強連成が生じる．このようなマルチフィジクス・マルチシステム強連成現象の解析手法は見当たらず，共振などの基本的メカニズムでさえ詳細が明らかにされていない．そこで本研究では，申請者らが提案する階層的分解により，2現象間の強連成に対する有限要素解析や電気回路シミュレーションなどの多様な数値解法を統合したマルチフィジクス・マルチシステム強連成解析手法を開発し，エネルギーハーヴェスティングの高精度かつ効率的な解析を実現する．さらに本手法を用いて，モデルシステムにおける共振特性を解明し，新しいエネルギーハーヴェスティングシステムを探索する．研究実施計画に沿って，以下の研究成果を得た：Ⅲ．新しいエネルギーハーヴェスティングシステムの探索を行うことを目標に，以下の2つを実施して，提案するFPED‐電気回路強連成モデルにおいて，電力を最大化する特性パラメータの最適値を探索した：（a）本解法の分散並列計算…パラメトリックスタディにおける大規模計算のために，解法を分散並列化した．階層的分解で生じた粒度の大きい計算単位をネットワーク上に展開された計算ノードに分散し，個々の計算ノードにおいて，領域分割法による並列計算を行った．（b）本モデルシステムの共振解析…本手法による本モデルの詳細な解析により，FPEDと電気回路が強連成し，機械的共振と電気的共振が相互に影響を及ぼし合う現象を明らかにし，特性パラメータを同定した．さらに，（a）による大規模なパラメトリックスタディを行い，電力を最大化する特性パラメータの最適値を探索した．この結果，研究発表に示す研究成果を得た．

The mechanical generation of electric current and the mechanical generation of electric current. The analysis method of strong connection phenomenon of resonance is shown in detail. In this study, the applicant proposed a hierarchical decomposition of the two phenomena, a finite element analysis of the electrical circuit, a multi-parameter numerical solution, and an integration of the two phenomena. This method is used to investigate the resonance characteristics of the system. According to the research plan, the following research results were obtained: Ⅲ. In order to explore the optimal value of the new method, the following two steps are carried out: (a) the decentralized parallel calculation of the present method. Hierarchical decomposition is generated by large granularity calculation unit, domain partition method, and parallel calculation. (b) resonance analysis of this system…detailed analysis of this system…FPED and electrical circuit are strongly connected, mechanical resonance and electrical resonance affect each other, and the phenomenon of resonance is clearly defined. In addition, in (a), when large-scale equipment is deployed, the characteristics of maximizing power and the optimal value of equipment are explored. The results of this study indicate that the results of this study have been achieved.

项目成果

A Computational Study on the Fluid-Structure Interaction Mechanism in Insect Flapping Wings

昆虫扑翼流固耦合机理的计算研究

• DOI: 10.32604/icces.2019.05888
• 发表时间: 2019
• 期刊: Proceedings of The International Conference on Computational & Experimental Engineering and Sciences
• 作者: 二保知也;金城喜己;石原大輔;堀江知義;D. Ishihara
• 通讯作者: D. Ishihara

Computational control for strongly coupled Piezoelectric-Structure-Interaction

强耦合压电结构相互作用的计算控制

• 发表时间: 2019
• 期刊: Proceedings of the 38th JSST Annual International Conference on Simulation Technology
• 作者: Vinay Shankar;Daisuke Ishihara;Prakasha Chigahalli Ramegowda;Rei Takata;Tomoyoshi Horie
• 通讯作者: Tomoyoshi Horie

電気機械システムの圧電ー逆圧電ー構造連成現象に対する分離反復型解法に関する研究

机电系统中压电-逆压电-结构相互作用现象的单独迭代解研究

• 发表时间: 2021
• 作者: 相川 昇壱;石原 大輔;熊谷 武尊;岩丸 直樹;プラカシャ ラメゴウダ;大西 南斗
• 通讯作者: 大西 南斗

Passive motions and aerodynamic performance of insect's flapping wings simulated using the pixel wing model and the strong coupling method

像素翼模型和强耦合方法模拟昆虫扑翼被动运动及气动性能

• 发表时间: 2021
• 作者: Minato Onishi;Daisuke Ishihara
• 通讯作者: Daisuke Ishihara

Cycles of triply coupled mechanical contact, current, and thermal conduction phenomena during resistance spot welding

• DOI: 10.1007/s40194-018-00699-5
• 发表时间: 2019-05-01
• 期刊: WELDING IN THE WORLD
• 影响因子: 2.1
• 作者: Horie, Tomoyoshi;Niho, Tomoya;Ishihara, Daisuke
• 通讯作者: Ishihara, Daisuke