自由表面流のモデリングとその砕波シミュレーションへの応用

自由表面流建模及其在波浪破碎模拟中的应用

基本信息

批准号：
02F00098
负责人：
後藤仁志
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02F00098/
关键词：
自由表面流粒子法 SPH MPS 乱流モデル砕波

项目摘要

自由表面流のモデリングは,近年急速に活発化しつつある研究テーマである.今回の共同研究では,従来型の流体の数値モデルとは全く異なる発想から流れの支配方程式を離散化する「粒子法」に属する有力な2つのモデル,すなわちSPH (Smoothed particle hydrodynamics)とMPS (Moving particle Semi-implicit)法を用いて,海岸部で発生する砕波を対象としたシミュレーションを行い,2つのモデルの表現力を検討し,相互のモデルの改良に繋げることを目的とする.本研究は,従来型の計算法では理論的予測が不可能であった現象を予測できるモデルを開発するという開拓型のプロジェクトである.昨年度,一様勾配斜面上での砕波および海岸構造物全面での砕波に関して,申請者と外国人共同研究者が個々に開発してきたMPSとSHPのコードを適用し,結果を比較しつつ双方のモデルの特徴に関して詳細に議論した.その結果,昨年中に基本部分を手がけつつあったテーマ,すなわち外国人共同研究者の半陰解法型SPHに申請者のSPS乱流モデルを組み込んだ拡張を,本年度更に進めることで合意した.対象は,昨年度と同様にカーテンウォール型浮防波堤であるが,本年度は,カーテンウォール型浮防波堤の揺動も考慮した波・流れ・構造物(浮体)連成モデルに基づくシミュレーションコードを構築した.なお,昨年度の成果を取りまとめた論文が,Coastal Eng.Jour. Vol.46, No.1に掲載された.さらに,本年度の成果も同学術誌に投稿して採択され,近日中に印刷・公表予定である.

自由表面流的建模是近年来迅速活跃的一个研究主题。在这项联合研究中，我们将基于与传统数值流体完全不同的思路，使用“粒子法”来离散流动的控制方程。有两种主要模型属于该模型。本研究的目的是使用半隐式方法对海岸上发生的破浪进行模拟，检验两个模型的表达能力，并将它们与模型的相互改进联系起来（这种现象是不可能的）。使用传统的计算方法进行理论上的预测。这是开发能够预测自然灾害发生的模型的开创性项目。去年，申请人和一位外国合作研究人员分别开发了均匀倾斜斜坡上的破浪和海岸结构整个表面上的破浪模型应用 MPS 和 SHP 代码并比较结果。于是，我们详细讨论了申请人模型的特点。由此，我们决定了去年基础部分就已经开始研究的一个主题，即把申请人的SPS湍流模型纳入其中进行扩展。外国联合研究员的半隐性SPH同意进一步推进本财年。同样，这是一个幕墙式浮动防波堤，但今年我们基于波浪、水流和结构（浮体）的耦合模型构建了一个模拟代码，该模型还考虑了幕墙式浮动防波堤的摆动。总结结果的论文发表在 Coastal发表于Eng.Jour. Vol.46, No.1。此外，今年的成果也已投稿至该学术期刊并被录用，计划于近期印刷出版。