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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．

がはの purpose, this study plants obtain してきた mechanical optimization メカニズムをに agricultural water conservancy facilities design, use するための, physical the numerical シミュレーション base plate を hit することにある. より specific には, this study (1) dynamic にづく plants - site is の mathematical モデルの building, (2) the finite element method による physical the numerical シミュレータの発, および (3) シミュレータを with いた, plant construction のの explore damping mechanism, line をうの 3 PM. より specific には, section (1) most のからなる plant structure とその based site integration をとして Cha える mathematical モデルとして, existing の NodeTo - Segment method を company, zhang した Overset - Mesh Scheme を open 発し, To solve the problem of <s:1> finding められる motion, にてそてそ <s:1> accuracy 検 proves that を lines う. (2) (1) にづく physical the numerical シミュレータを open 発し, parallel computing environment を with いてそ high speed のと, medium scale problem にす seaborne る line card 検をう precision. (3) the event be の plant/plant roots 3 d データを with いて, plant construction の応 answer をシミュレーし, その natural vibration of cycle for 応 answer features, damping characteristics を Ming らかにする. In 2022, てにお, (1) to (3) てにお all てにお, て authored てにお and 捗が to obtain られた. (1)にににててて, Overset-Mesh Scheme に developed に successful て Youdaoplaceholder0 そ the achievement 読 was published by Springer in 読 in the international academic Journal 雑 "Journal of Scientific Computing" (IF:2.62, Q1)に in January 2023 and published in で. とまた, (2) (3) を be し, トウモロコシを like と seaborne してその measuring と reappearance に successful した results が check 読 pay き international academic 雑 tzu "Scientific Reports" (IF: 4.996, Q1) に March 2023 pay でオンライン first white jasmines load された.