Multiscale Fluid–Structure Interaction Analysis of Contact with Surface Roughness

多尺度流体

• 批准号: 17J10893
• 负责人: 倉石 孝
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17J10893/
• 关键词: タイヤ; マルチスケール解析; Reynolds方程式; 路面粗さ; 接地; 流体解析; フォイル軸受; 流体構造連成解析

当該年度の研究成果は大きく分けて2つある1つ目は, 使用している解析手法の層流における解析精度の検証を行った. 解析結果の比較をするために, トライボロジーの分野のReynolds方程式を使用した. 層流においては流れ分布は2次関数で表現できるため, 高次関数を扱う本手法では1つの要素で正確に表現できる. 本研究では, 高解像度の解析格子を用いた結果を参照解とし, 解析手法とReynolds方程式において, それぞれ1次の関数と高次関数の一種であるNURBSを用い解析した. Reynolds方程式を使用した解析結果は, 解析格子の厚み方向の要素数が少なくても十分な解析精度であることが確認できた. 一方本研究で使用する解析手法では, 1次の関数を使用した場合では16倍の要素を使用しても参照解と約30%の誤差が生まれた. NURBSを用いた場合では, 本解析手法はReynolds方程式相当の解を得られることがわかった.2つ目は, タイヤまわりの流れの解析において路面粗さに対応させた. 今までの解析では, タイヤと路面は接地面において完全に接触させていたが実際の路面には粗さがありその粗さとタイヤによって隙間が生まれる. この路面粗さにより生じる微小な空間の流れをNURBSを用いて再現する. 路面粗さの大きさはタイヤの直径に対して1/100,000のオーダーである. 路面粗さの周波数を無作為に決定し, その粗さにおけるタイヤとの接触を求め, タイヤまわりの流体解析を実施した. 本研究より, 路面粗さのようなミクロスケールから, タイヤまわりのマクロスケールまで精度良くまで解くことができ, 工学問題へと適用することができた.また, この2年間の研究成果をもとに博士論文を執筆した.

When the research results of this year are large, the laminar flow analysis method is used to verify the accuracy of the analysis. Comparison of analytical results using Reynolds equations. Laminar flow distribution is the second level of performance, high level of performance is the first level of performance. In this study, high resolution analytical lattices are used for reference solutions, analytical techniques and Reynolds equations are used for analysis of first order relations and high order relations. The Reynolds equation is used to analyze the number of elements in the thickness direction of the analytical lattice. In this study, the analysis method used is about 16 times the factor used in the first order, and the error is about 30%. In the case of NURBS application, this analytical method is to obtain the equivalent solution of Reynolds equation. 2. The road surface is completely in contact with the ground. The road surface is rough. The road surface is rough and the flow of small space is rough and the NURBS is rough and the flow of small space is rough. The road surface roughness is 1/100,000 in diameter. The number of cycles of road surface roughness is determined by no action, and the roughness of road surface is determined by contact and fluid analysis. In this study, the road surface roughness and the precision of the road surface roughness are well solved, and the engineering problems are applicable. The author of doctoral thesis in the past two years.

项目成果

Tire Aerodynamics with Actual Tire Geometry, Road Contact and Tire Deformation

轮胎空气动力学与实际轮胎几何形状、道路接触和轮胎变形

• DOI: 10.1007/s00466-018-1642-1
• 发表时间: 2018
• 期刊: Computational Mechanics
• 影响因子: 4.1
• 作者: Kuraishi Takashi;Takizawa Kenji;Tezduyar Tayfun E.
• 通讯作者: Tezduyar Tayfun E.

Tire Aerodynamic Analysis and Verification with the Space-Time Slip Interface Topology Change Method and Isogeometric Discretization

时空滑移界面拓扑变化法及等几何离散化轮胎气动分析与验证

• 发表时间: 2017
• 作者: Imai;R.;Nozaki;T.;Tani;T.;Kaizu;K.;Hibino;K.;Ide;S.;Tamura;S.;Takahashi;K.;Shribak;M.;and Maeshima;K.;粟飯原直也，田中久仁彦;筒井和詩・進矢正宏・工藤和俊;Takashi Kuraishi
• 通讯作者: Takashi Kuraishi

Space-Time Isogeometric Flow Analysis with Built-in Reynolds-Equation Limit

具有内置雷诺方程极限的时空等几何流分析

• DOI: 10.1142/s0218202519410021
• 发表时间: 2019
• 期刊: Mathematical Models and Methods in Applied Sciences
• 影响因子: 3.5
• 作者: Kuraishi Takashi;Takizawa Kenji;Tezduyar Tayfun E.
• 通讯作者: Tezduyar Tayfun E.

ST-SI-TC-IGA Computational Analysis of Flow Around a Tire with Actual Geometry, Road Contact and Tire Deformation

ST-SI-TC-IGA 根据实际几何形状、道路接触和轮胎变形对轮胎周围的流动进行计算分析

• 发表时间: 2018
• 作者: Naoya Aihara;Hideaki Araki;Kunihiko Tanaka;Takashi Kuraishi
• 通讯作者: Takashi Kuraishi