物体の大変形により誘起される非定常流れに対する3次元計算システムの構築

物体大变形非定常流三维计算系统的构建

基本信息

批准号：
18760125
负责人：
山川勝史
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Kyoto Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

物体境界の大変形により流れそのものに影響を与え、その結果誘起された非定常な流れ場について実用的な計算システムの構築を行った。特に、物体適合座標を用いて物体周りの流れ場を計算する場合、物体に移動に併せて格子を動かすこととなり、これが格子の大きな歪を発生させ結果的に計算の振動・破綻が生じることになる。そのため格子配置のバランスをとることを目的に適宜格子点を追加・削除する必要が生じるが、この格子変化(追加・削除)が流れ場に影響を与えない、つまり幾何保存則を満足させることが非常に重要となる。本研究では時間と空間に跨る検査体積に有限体積法物体を適用する方法を発展させ、格子点が追加・削除しても本保存則を満足できるスキームを完成させることで、本システムの構築を試みた。昨年度は格子点が追加される場合、および削除される場合、各々について個別に定式化を完了し、精度検証により本コードにおける誤差量が10のマイナス14乗レベル(マシン誤差ゼロ)であることを確認している。本年度は実用化に向け、個々のケースを融合させ、流れ場に応じて遂次計算要素を追加・削除することで、柔軟な格子形成と流れ計算の両立を行った。特に、格子の追加削除時のクライテリオンの決定と、要素結合における全ての組み合わせパターンを抽出し個々にアルゴリズムを検討することで、精度向上を実施した。最終的には3次元ピストン問題等実用問題において実施し、本システムの構築を行った。

我们针对物体边界大变形引起的影响流动本身的非定常流场构建了一个实用的计算系统。特别是，当使用对象自适应坐标计算对象周围的流场时，网格会随着对象的移动而移动，这会导致网格发生较大的扭曲，从而导致计算出现振动和崩溃。因此，需要适当添加或删除网格点，以平衡网格排列，但重要的是这种网格变化（添加/删除）不影响流场，即满足守恒定律的几何学非常重要。在这项研究中，我们开发了一种将有限体积方法对象应用于跨越时间和空间的检查体积的方法，并完成了即使在添加或删除网格点时也满足该守恒定律的方案。去年在增删格点时，我们针对每种情况分别完成了制定，并通过精度验证，确认该代码的误差量在10-14次幂级别（零机器误差）。已经证实了。今年，我们以实际应用为目标，结合个案，根据流场顺序增删计算元素，实现了灵活的网格划分和流量计算。特别是，我们通过确定添加或删除网格时的标准、提取元素组合中的所有组合模式并单独检查算法来提高准确性。最后通过三维活塞问题等实际问题构建了该系统。