Applying large eddy simulation to dissipative particle dynamics modeling toward better understanding of complex flow phenomena

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今年度は，実施計画の通り【A）分子動力学計算結果を用いたDPD支配方程式の再検討および修正】を目的として研究を実施し，以下を達成した。A-1）DPD支配方程式の修正の実施について：従来より使用されているDPD粗視化方程式を精査したところ，一般に揺動力と呼ばれる項の取り扱いに対し矛盾点があるという結論に至った。そこで，分子動力学の運動方程式を基に，乱流LESの着想を取り入れた粗視化粒子に対する運動方程式を提案した。具体的には，従来の粗視化の定義は変更せず，この定義を基にして分子動力学の運動方程式から粗視化粒子の運動方程式を導出した。この際，乱流LESのフィルタ化操作の考え方を取り入れた。次に，A-2）提案した運動方程式をa prioriテストするため，分子動力学計算を実施した。本計算は，プログラミング言語Juliaを用いた分子動力学計算パッケージに独自の修正を加えたもので実施した。さらに，A-3）後処理計算により提案した方程式をa priori的に評価し，同方程式のモデル化について検討した。得られた計算結果より，提案した粗視化粒子の運動方程式は，分子動力学計算で既に使用されている温度制御のための熱浴でモデル化できると推察された。現在，この確認を継続している段階であり，そのごa posterioriテストを実施する予定である。上述の取り組みに加え，計算結果の評価指標となるDPD支配方程式の誤差についても調査を行い，流体の粘性係数の算出に必要な系の応力の誤差は，時間刻み幅が小さい場合，時間刻み幅の1/2乗に比例数挙動を確認した。