Development of multiphase models and its high-performance computing on transportations of solid objects in free-surface flows

自由表面流中固体物体输运的多相模型及其高性能计算的发展

基本信息

  • 批准号:
    17560457
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.24万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2005
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2005 至 2006
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

It is important to understand the behaviors of large-scale solid objects transported in free-surface flows, such as debris and floating objects in flood flows and tsunamis. In this study, in order to develop a numerical method to evaluate such multiphase phenomena, three-dimensional computational method, 3D MICS, has been proposed and its validity was examined through the experimental results.In 2005, an experimental tank, which has a wave generator, was set up to understand basic phenomena. In addition, a multiphase-flow solver, MICS, was improved to 3D. The results are summarized as follows:(1)In the created experimental tank, fluid motions entering into dry-areas and fixed solid objects were measured.(2)The movements of solid spheres transported by free-surface flows were captured.(3)The multiphase-flow solver MICS was improved to three-dimensional method and it was applied to the above experimental results. As a result, the validity of the computational method was confirmed.In 2006, the computational method, 3D MICS, was improved to the method that can deal with the non-spherical objects. Its validity was examined with experimental results. The results are summarized as follows:(1)3D MICS was improved to the method that can deal with the non-spherical objects by treating the objects as a collection of tetrahedron elements. The collisions among the solid models are treated with contact sphere. The solid model proposed in this study is called T-type model.(2)Tetrahedron sub-cell method was proposed to evaluate the fraction of tetrahedron elements included in a fluid-computation cell.(3) In order to confirm the validity of the proposed computational method, it was applied to some experimental results, such as floating objects in wave motions, transportation of non-spherical objects and falling objects in water. As a result, the validity of the computational method was confirmed.
重要的是要了解以自由表面流中运输的大规模固体物体的行为,例如洪水流和海啸中的碎屑和浮动物体。在这项研究中,为了开发一种评估这种多相现象的数值方法,已经提出了三维计算方法3D MIC,并通过实验结果检查了其有效性。此外,将多相溶剂求解器MIC改进到3D。结果总结如下:(1)在创建的实验罐中测量了干燥序列的流体运动,并测量了固定的固体物体。(2)捕获了通过自由表面流进行运输的固体球的运动。(3)多面 - 弗洛(3)将多变量解决方案分解器改进到三维方法,并应用于上述实验结果。结果,确认了计算方法的有效性。在2006年,计算方法3D MIC被改进了可以处理非球体对象的方法。检查了其有效性,并通过实验结果进行了检查。结果总结如下:(1)3D MIC通过将对象视为四面体元素的集合来改进可以处理非球体对象的方法。实心模型之间的碰撞用接触球处理。 (2)提出了四面体子细胞方法来评估流体功能细胞中包含的四面体元素的比例。(3)为确认所提出的计算方法的有效性,它适用于某些实验结果,例如在水中的浮动物体中,将其应用于流动的对象,以确认拟议的计算方法的有效性。结果,确认了计算方法的有效性。

项目成果

期刊论文数量(22)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
分散メモリ計算機における局所非定常モデルを用いた楕円型格子生成法
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2005
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    牛島 省;藤田 学;禰津 家久
  • 通讯作者:
    禰津 家久
OpenMPによる並列プログラミングと数値計算法
使用OpenMP的并行编程和数值计算方法
  • DOI:
  • 发表时间:
    2006
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    藤岡 奨;牛島 省;牛島 省
  • 通讯作者:
    牛島 省
Numerical prediction method for arbitrarily-shaped bodies moving in three-dimensional fluids
三维流体中任意形状物体运动的数值预测方法
3D numerical prediction for flood flows into residential area with tetrahedron sub-cell method
四面体子单元法住宅区洪水三维数值预报
水路を遡上する波動流れと物体輸送に対する3次元多相場の数値解法(3D MICS)の適用性
3D 多相场数值方法 (3D MICS) 在水道上游波浪流和物体输送中的适用性
  • DOI:
  • 发表时间:
    2006
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    牛島 省;牧野 統師;禰津 家久
  • 通讯作者:
    禰津 家久
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  • 通讯作者:
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  • 作者:
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