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3次元動的植物体-地盤連成解析手法の開発ー植物に学ぶレジリエント農業水利施設へー

开发3D动态植物-地面相互作用分析方法 - 向植物学习以实现弹性农业灌溉设施 -

基本信息

批准号：
22K14964
负责人：
友部遼
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究の目的は，植物が獲得してきた力学的最適化メカニズムを農業水利施設設計に利活用するための，物理数値シミュレーション基盤を創出することにある．より具体的に，本研究は，(1)動力学に基づく植物-地盤系の数理モデルの構築，(2)有限要素法による物理数値シミュレータの開発，および(3)シミュレータを用いた，植物構造の減衰機構の探究，の3点を行う．より具体的には，(1) 多数の節からなる植物構造とその基礎地盤を一体として扱える数理モデルとして，既存のNodeTo-Segment法を拡張した Overset-Mesh Schemeを開発し，解析解の求められる動的問題についてその精度検証を行う．(2) (1) に基づく物理数値シミュレータを開発し，並列計算環境を用いてその高速化と，中規模問題に対する精度検証を行う．(3) 実際の植物体/植物根系 3D データを用いて，植物構造の動的応答をシミュレーし，その固有振動数，周波数応答特性，減衰特性を明らかにする．2022年度は，(1)~(3)の全てにおいて著しい進捗が得られた．(1)については，Overset-Mesh Schemeの開発に成功し，その成果はSpringer社の査読付き国際学術雑誌「Journal of Scientific Computing」(IF:2.62, Q1)に2023年1月付で掲載された．また，(2)と(3)を実施し，トウモロコシを対象としてその計測と再現に成功した成果が査読付き国際学術雑誌「Scientific Reports」(IF:4.996，Q1)に2023年3月付でオンライン掲載された．

The purpose of this study is to obtain the most advanced mechanical properties of plant engineering. The design of agricultural water conservancy construction is very useful in the design of agricultural water conservancy equipment. The physical and mathematical data show that there is a significant difference in the mechanical properties of the plant. In this study, (1) the dynamics of the basic plant-to-earth system is based on the mathematical model. (2) the finite element method is used to analyze the physical and chemical properties of the plant. (2) the finite element method is used to analyze the physical properties of the plant. (2) the finite element method is used in physics. (2) the finite element method is used in physics. (2) the finite element method is effective. (2) the finite element method is used in physics. (2) the finite element method is used in physics. (2) the finite element method is used. (2) the finite element method is effective. (2) the finite element method is used. (2) the finite element method is effective in physics. (3) it is necessary to study the mechanism of plant growth and decline. (1) most of the plants are used to make the whole system, and the existing NodeTo-Segment method is used to carry out the operation of the plant system. Analyze and solve the problem of solving the problem of computer simulation. (2) (1) the basic physics model is used to calculate the high speed of the environment, and the accuracy of the environmental model is calculated. (3) the international plant object