粒子法による大変形を伴う流体・構造連成の数値解析

大变形流固耦合的粒子法数值分析

• 批准号: 08750187
• 负责人: 越塚 誠一
• 金额: $ 0.64万
• 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: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750187/
• 关键词: 粒子法; MPS法; 流体構造連成; スロッシング; 薄肉構造物; 大変形; 自由液面

本研究では粒子法に基づいた流体-構造相互作用の数値解析手法の開発を行なった。以下にその詳細を示す。1.2次元の薄肉の構造物を1列に並んだ粒子によって表現し、薄肉構造物の応力-歪みの関係式を隣接する粒子間の相互作用として定式化した。本方法を用いて片持ち梁の振動の計算を行なったところ、変形が大きい場合にも振動周期が解析解とよく一致した。ただし、粒子の移動の計算において、単純なオイラー陽解法を用いた場合には精度が悪く、これをルンゲ-クッタ法とすることで精度の良い結果が得られるようになった。2.流体と構造物の相互作用モデルを以下のように開発した。まず、流体内の圧力場を計算する時には、構造物を剛体壁と見なして計算を行なう。ただし、構造物を表す粒子は、表面と裏面のそれぞれに圧力変数を持つものとする。次に、構造物の運動の計算では、構造物両面の圧力の差が外力として作用するようにする。これらを交互に行ないながら時間を進めていくことで相互作用が考慮される。3.上記の計算法を組み込んだ2次元計算コードを作成し、崩壊する水柱が垂直な薄肉構造壁に衝突する計算を行なった。壁の剛性が大きい場合には、壁変形しながらも水の衝突を跳ね返すことが計算された。壁の剛性が小さくなると水の勢いを防ぎ切れなくなり、壁は大きく変形し、水の一部がこぼれ落ちてしまう様子を計算することができた。なお、本計算結果はインターネットアドレス"http://www.utnl.gen.u-tokyo,ac.jp/usr/rohonbu/lab/mps/mps-j.html"に公開されている。本研究によって、構造物の大変形および流体の分裂・合体を伴う場合にも、流体-構造物相互作用を解析できる方法が開発できた。

In this paper, the development of numerical analysis method for fluid-structure interaction based on particle method is studied. Details are shown below. 1.2 The interaction between particles in a row of thin structures is formulated. This method is used to calculate the vibration of a thin plate. The calculation of particle movement is simple and accurate, and the accuracy of the solution is excellent. 2. The interaction of fluid and structure The calculation of pressure field in fluid and rigid body of structure shall be carried out. The surface of a structure is covered with particles, and the surface is covered with particles. Secondly, the calculation of the movement of the structure is related to the difference in pressure between the surfaces of the structure due to external forces. The interaction is considered. 3. The above calculation method is composed of two dimensional calculation methods. The rigidity of the wall is large, and the wall shape is small. The rigidity of the wall is small, the potential of the water is small, the wall is large, the shape of the water is small, and the water is small. The results of this calculation are published as "http://www.utnl.gen.u-tokyo, ac.jp/usr/rohonbu/lab/mps/mps-j.html". In this study, the method for analyzing the interaction between fluid and structure is developed.

项目成果

S.Koshizaka and Y.Oka: "Numerical Analysis of Breaking Waves with Fluid Fragmentation and Coalescence Using Moving Particle Semi-implicit Method" Proc.CFD Symp.for Free-Surface Flows. 71-80 (1996)

S.Koshizaka 和 Y.Oka：“使用移动粒子半隐式方法对流体破碎和聚结的破碎波进行数值分析”Proc.CFD Symp.for Free-Surface Flows。

塚越誠一,岡芳明: "粒子法による流体-構造相互作用の数値解析" 日本原子力学会春の年会要旨集. 146 (1996)

Seiichi Tsukagoshi、Yoshiaki Oka：“使用粒子法进行流体-结构相互作用的数值分析”日本原子能学会春季年会记录 146 (1996)。