微細構造による濡れ性の制御に向けた大規模数値シミュレーションとトポロジー最適化

通过微观结构控制润湿性的大规模数值模拟和拓扑优化

• 批准号: 22K12058
• 负责人: 大西 順也
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 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 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12058/
• 关键词: ハイパフォーマンス・コンピューティング; 濡れ; 微細構造; 流体工学; 混相流; 最適化

本研究では、大規模並列計算技術を活用することで、流動・伝熱・気液界面挙動の相互干渉による非定常マルチスケール・マルチフィジックス現象に対する直接数値シミュレーションを実現し、微細構造表面上の濡れ現象を機構論的に解明する。また、上記の直接数値シミュレーションに対して、随伴解析に基づいたトポロジー最適化手法を組み合わせることで、微細構造の最適化を試みる。具体的には、a)Cassie状態における静的接触角の最大化、b)Wenzel-Cassie転移におけるエネルギー障壁の最大化、c)微細構造内部における毛管流れの最大化の各最適化問題に対して実際にトポロジー最適化手法を適用し、特性や効果を評価、検証することで、濡れ現象に関する最適化技術を確立する。本年度は、主に、数値シミュレーションで用いる計算モデル、および、計算プログラムの検証として、計算精度・計算効率の妥当性、現象の再現性を確認した。特に、再現性の確認では、矩形流路中の毛管流れに関する数値シミュレーションを実施し、既存の実験結果との比較検証を実施した。一方、最適化計算については、矩形流路内の毛管流れの流量が最大となるアスペクト比を数値シミュレーション結果から評価し、既存の実験・理論との比較検証を実施した。さらに、先行研究で提案された手法の性能を評価するため、その手法を実装した。

In this study, large-scale and large-scale computing techniques are listed in the field of computer technology, and the interaction between the liquid and the liquid interface is similar to that of the computer technology, large-scale and large-scale computer technology. in this study, large-scale and large-scale computing technologies are listed in this study, large-scale and large-scale computing technologies, large-scale and large-scale computer simulations are listed in this study. In the previous section, you can directly count the number of information you need to make sure that the most efficient method is used in the analysis of the system, and the micro-system is used to make the most efficient test. Specific contact angle maximization, a) Cassie status optimization, static contact angle maximization, b) Wenzel-Cassie displacement, capillary flow maximization, and c) micromodeling, internal optimization, capillary flow maximization, maximization of each optimization problem, application of the optimization technique, property optimization, and so on. It is like making sure that the most advanced technology is established. This year, we will use the computer to calculate the accuracy of the calculation, the accuracy of the calculation, the accuracy of the calculation and the accuracy of the calculation. In the rectangular flow path, the number of capillary flow is much higher than that in the rectangular flow path, and the existing results are compared. One side, the most efficient calculation method, the maximum flow rate of capillary flow in the rectangular flow path, the maximum flow rate of capillary flow, the maximum flow rate of capillary flow and the maximum flow rate of capillary flow in rectangular flow path. We should first study the proposal, the performance of the technique, the performance of the technique and the installation of the technique.