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大変形を伴う電磁流体現象に関する研究

大变形伴随的磁流体动力学现象研究

基本信息

批准号：
14J00788
负责人：
松澤周平
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

電磁流体現象は、流体と電磁場が相互作用しながら進行する複雑な現象である。従来から広く用いられてきた差分法や有限要素法等のメッシュを要する計算手法は、電磁流体のような大変形を伴う対象への適用が困難であり、先行研究における電磁流体のシミュレーションは表面の変形を無視する等の限定されたモデルによる検証に留まっていた。これに対し、流体・電磁場ともにメッシュを用いず計算することができれば、様々な電磁流体現象への応用が可能な解析手法を確立できると考えられる。本年度は、昨年度までに提案してきた重み付き最小二乗法に基づくメッシュフリー法の有効性の検証を主に行った。昨年度まで、本研究での提案手法の適用範囲は磁気流体現象のみに留まっていた。そこで、本年度には電気流体現象への提案手法の適用を試みた。提案手法により、電気流体現象のベンチマークモデルの数値解析を行った。初期状態において、電位分布の理論解と解析解の相対誤差は0.08 %程度と十分小さく、提案手法による電場解析の定量的な妥当性が確認できる。また、同解析により、水滴が静電応力と表面張力の相互作用により振動している様子が確認できた。また、磁場解析モデルに対して提案手法と従来手法を適用し、提案手法と従来手法の比較検証を行った。検証により、提案手法によって得られた結果が有限要素法で得られた結果と良く一致していること、提案手法における計算時間は有限要素法の場合から見て約2%の増加と同程度であることを確認した。以上の通り、本研究で提案した手法はメッシュを用いることなく有限要素法と同等の精度・時間で計算が実行可能であり、メッシュを用いる従来手法が抱えていた多くの問題点を解決することができる手法であるといえる。したがって、提案手法は大変形を伴う電磁流体現象に対して有効であり、今後様々な電磁流体現象の詳細を解明していく上での有効な手段となると期待できる。

Electromagnetic fluid phenomena are complex phenomena in which fluid and electromagnetic fields interact. In the past, the calculation method of electromagnetic fluid and the finite element method were used to solve the problem. The calculation method was difficult to apply to the problem of electromagnetic fluid and the shape of electromagnetic fluid and the shape of electromagnetic fluid surface was ignored. For example, the calculation of electromagnetic fluid phenomena and their possible analytical methods This year's proposal is based on the implementation of the least squares method. In the past year, the proposed method of this study has been applied to the field of magnetic fluid phenomena. This year, the application of the proposed method for the electric fluid phenomenon was tested. The proposed method is to analyze the numerical value of electric fluid phenomenon. The theoretical solution of potential distribution and the phase error of analytical solution are very small in the initial state, and the correctness of quantitative analysis of electric field is confirmed. The interaction between electrostatic force and surface tension of water droplets is confirmed by vibration. The magnetic field analysis method is applied to the proposed method and the proposed method is compared with the proposed method. The result of the finite element method is consistent with the result of the finite element method, and the calculation time of the finite element method is increased by about 2% In this study, the method of finite element method and the method of equal precision and time are used to solve the problem. In the future, the electromagnetic fluid phenomenon will be explained in detail, and the method will be expected.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Numerical Analysis of Electromagnetic Levitation Employing Meshless Method Based on Weighted Least Square Method

基于加权最小二乘法的无网格电磁悬浮数值分析

DOI：
10.1515/jmsp-2014-0035
发表时间：
2015
期刊：
Journal for Manufacturing Science and Production
影响因子：
0
作者：
Shuhei Matsuzawa;Kenta Mitsufuji;Yurika Miyake;Katsuhiro Hirata;Fumikazu Miyasaka
通讯作者：
Fumikazu Miyasaka

重み付最小二乗法に基づくメッシュフリー法による電磁浮遊現象の数値解析

基于加权最小二乘法的无网格法电磁漂浮现象数值分析

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
○松澤周平;三宅由莉佳;平田勝弘;宮坂史和
通讯作者：
宮坂史和

3D Analysis of Magnetohydrodynamic Flow Employing Meshless Method Based on Weighted Least Square Method

基于加权最小二乘法的磁流体动力流无网格三维分析

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Shuhei Matsuzawa;Katsuhiro Hirata;Fumikazu Miyasaka
通讯作者：
Fumikazu Miyasaka

Numerical Analysis of Behavior of High-Viscosity Electromagnetic Fluid Using a Coupled Method of Particle Method and FEM

使用粒子法和有限元耦合方法对高粘度电磁流体行为进行数值分析

DOI：
10.1109/tmag.2015.2497695
发表时间：
2016
期刊：
IEEE Transactions on Magnetics
影响因子：
2.1
作者：
Takeshi Yamamoto;Shuhei Matsuzawa;Sinnosuke Ogawa;Tomohiro Ota;Katsuhiro Hirata
通讯作者：
Katsuhiro Hirata

A Magnetic Phenomena Analysis by Employing Particle Method and Magnetic Moment Method

粒子法和磁矩法的磁现象分析