破壊過程と流体輸送－データ同化・可視化によるアプローチ

断裂过程和流体输送——基于数据同化和可视化的方法

• 批准号: 22K03542
• 负责人: 伊藤 伸一
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03542/
• 关键词: 破壊; 乾燥亀裂; 輸送; フェーズフィールドモデル; データ同化; 可視化

水と粉の混合物が乾燥してできる破壊パターンは干上がった水田や水たまりなどで日常的に観測される。そのような破壊は亀裂と流体・熱輸送場が相互作用することで進展していくため、実験・理論の両面から物質内部で発生する流体・熱輸送場の動力学を理解することは亀裂の予測へ向けて重要な課題である。本研究は破壊パターンの実験データと数値シミュレーションを統合するデータ同化の枠組みで統合することで、破壊過程と輸送の相互関係を解析する手法を開発することを研究の目的としている。研究初年度である本年度は、実験設備や実験粉末等のセットアップを整理した上で、表面流れの可視化しデータ同化に用いるデータとして利用することを目的として、粒子画像流速測定法により表面の物質輸送をデータ化する手法を構築した。数値シミュレーションの面では、phase-field法による破壊過程のモデリングを実施し、亀裂進展の過程に流体の拡散過程を取り入れることができるようにした。データ同化解析手法面では、本研究ではデータ同化法として大規模系を取り扱うことができる４次元変分法データ同化法を採用しているが、４次元変分法データ同化法のさらなる高速化・高度化のために、既存の４次元変分法データ同化法と乱択化アルゴリズムを組み合わせることにより高速な推定値評価を行えるように理論を構築した。簡単な数値実験により、提案手法は既存手法における推定コストを大幅に削減できることが確かめられた。

The mixture of water and powder is dry and dry, and the water in paddy field is dry and dry. The development of the interaction between fluid and heat transport field in the field of crack prediction is an important subject in the understanding of the dynamics of fluid and heat transport field generated in the interior of matter. This study aims to develop a method for analyzing the relationship between data assimilation and transport. In the beginning of the study, the method of material transportation on the surface was established by means of particle image flow measurement. The numerical value of the solution is determined by the phase-field method. In this study, the method of assimilation is adopted in the large-scale system, and the method of assimilation is adopted in the high-speed and high-speed system. The number of proposals is reduced significantly by the existing method.

项目成果

Symplectic-adjoint-based Uncertainty Quantification Method for Large-scale Data Assimilation Problems

基于辛伴随的大规模数据同化问题的不确定性量化方法

• 发表时间: 2022
• 作者: S. Ito;T. Matsuda;and Y. Miyatake
• 通讯作者: and Y. Miyatake

Second-order adjoint 法の数理と応用

二阶伴随法的数学及其应用

• 发表时间: 2022
• 作者: 伊藤伸一;松田孟留;宮武勇登;伊藤伸一
• 通讯作者: 伊藤伸一

シンプレクティックアジョイント法に基づくスロースリップ断層面上の摩擦空間不均一性の不確実性評価

基于辛伴随法的慢滑断层面摩擦空间非均质性不确定性评估

• 发表时间: 2022
• 作者: Motoyoshi;I.;伊藤 伸一，加納 将行，長尾 大道
• 通讯作者: 伊藤 伸一，加納 将行，長尾 大道

収縮亀裂パターンの動的統計則に現れる相転移的性質

收缩裂纹动态统计规律中出现的相变特性

• 发表时间: 2022
• 作者: 伊藤伸一;中原明生;湯川諭
• 通讯作者: 湯川諭

シンプレクティックアジョイント法に基づくスロースリップ断層面の摩擦不均一性の不確実性評価

基于辛伴随法的慢滑断层面摩擦非均质性不确定性评估

• 发表时间: 2022
• 作者: 本橋優登;樋口篤志;小林文明;諸富和臣;嶋村重治;大矢浩代;鷹野敏明;高村民雄;岩下久人;星 博幸;伊藤伸一・加納将行・長尾大道
• 通讯作者: 伊藤伸一・加納将行・長尾大道