保存性を有するグリッドレス法の開発

具有保存特性的无网格方法的开发

• 批准号: 09750178
• 负责人: 越塚 誠一
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750178/
• 关键词: グリッドレス法; 粒子法; MPS; MAFL; 核沸騰; プール沸騰; 気泡の成長; 表面聴力; ALE法; 計算精度; 局所1次元格子; 移動境界; 自由液面; スロッシング

本研究では新しい数値解析法であるグリッドレス法を開発した。この方法は計算点ごとに一時的かつ局所的な流れ方向1次元格子を生成することで移流項の計算を行うもので、MAFL(Meshless Advection using Flow-directional Local Grid)と名付けた。従来の最小二乗法を用いるグリッドレス法と比較して、計算精度に優れていることがテスト計算により示された。また、流れ方向の1次元格子を用いているので、3次元化も容易である。今年度はこの方法を粒子法と融合したMPS-MAFLに発展させた。MPS(Moving Particle Semi-implicit)も本研究代表者らが開発した数値解析法で、格子を必要としない。MPS-MAFLは、支配方程式の移流項以外の項はMPSで計算し移流項のみをMAFLで計算するというもので、計算点の移動を任意にできるという特徴がある。そのため、流入流出境界では計算点を固定し、自由液面などの移動境界では計算点を移動させるということが可能である。また、温度境界層などに、局所的に計算点を集中させることも可能になった。MPS-MAFLを用いて、プール核沸騰にける単一気泡の成長の数値シミュレーションを空間2次元の体系で行った。初期条件として壁面に小さな気泡核を配置すると、壁面近傍の過熱境界層からエネルギーを得て気泡が急速に成長し、やがて壁面から離脱する様子が計算された。2次元体系であるため、実験と比較すると気泡の成長速度はやや遅かったが、離脱時の気泡径は実験とよく一致した。また、表面張力や壁面との接触角が離脱気泡径に与える影響についても、従来の実験と非常に良く一致した。

This study develops a new numerical analysis method. This method is called MAFL(Meshless Advancement using Flow-directional Local Grid). The least squares method is used to compare and calculate the accuracy of the method. The direction of flow is 1-dimensional lattice, 3-dimensional lattice is easy to use. This year, the particle method and MPS-MAFL were developed. MPS(Moving Particle Semi-implicit) is the representative of this study. MPS-MAFL is the term other than the shift term of the governing equation. MPS is the term of the shift term. MAFL is the term of the shift term. The calculation point is fixed, the free surface is movable, and the calculation point is movable. The calculation point of the temperature boundary layer is concentrated. MPS-MAFL is used in a three-dimensional system. The initial conditions are calculated as follows: the small bubble core is arranged on the wall surface, the superheated boundary layer near the wall is formed, the bubble grows rapidly, and the wall is separated. The growth rate of bubbles in two-dimensional system is consistent with that in two-dimensional system. The contact angle between the surface tension and the wall surface is very consistent with the influence of the bubble diameter.

项目成果

H.Y.Yoon, S.Koshizuka and Y.Oka: "A.Gridless-Particle Hybrid Method for the Analysis of Incompressible Flow" 日本原子力学会1997年秋の大会予稿集. G74 (1997)

H.Y.Yoon、S.Koshizuka 和 Y.Oka：“A.不可压缩流分析的无网格粒子混合方法”日本原子能学会 1997 年秋季会议 G74 会议记录（1997 年）。

H.Y.Yoon,S.Koshizuka and Y.Oka: "A Meshless Numerical Scheme for Direct Simulation of Phase Interphase" Proc.1st Korea-Japan Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety. 110-116 (1998)

H.Y.Yoon、S.Koshizuka 和 Y.Oka：“相间直接模拟的无网格数值方案”Proc.第一届韩日核热水力与安全研讨会。

H.Y.Yoon, S.Koshizuka and Y.Oka: "グリッドレス法のための流れ方向局所格子を用いた移流項の高次スキーム" 第10回計算力学講演会講演論文集. 437-438 (1997)

H.Y.Yoon、S.Koshizuka 和 Y.Oka：“使用流向局部网格进行无网格方法的平流项高阶方案”第 10 届计算力学会议论文集 437-438 (1997)。

H.Y.Yoon,S.Koshizuka and Y.Oka: "A Mesh-Free Numerical Method for Direct Simulation of Gas-Liquid Phase Interface" Nucl.Sci.Eng.to be published.

H.Y.Yoon、S.Koshizuka 和 Y.Oka：“气-液相界面直接模拟的无网格数值方法”Nucl.Sci.Eng.即将出版。

H.Y.Yoon,S.Koshizuka and Y.Oka: "A Particle-Gridless Hybrid Method for an Arbitrary Lagrangian Eulerian Calculation" Proc.6th Int.Conf.Nucl.Eng.6231 (1998)

H.Y.Yoon、S.Koshizuka 和 Y.Oka：“任意拉格朗日欧拉计算的粒子无网格混合方法”Proc.6th Int.Conf.Nucl.Eng.6231 (1998)