MPS-FE法における流体構造境界面での相互作用モデルの精緻化

抄録

MPS-FE法は、粒子法の一種であるMPS法を用いた流体解析と有限要素法構造解析を連成させた解析手法であり、津波等の自由表面を含む流体と機器・構造物との連成問題を解くのに適した手法である。近年、MPS法流体解析の境界として、従来用いられてきた壁粒子ではなく、任意の平面を用いるMPSポリゴン壁境界モデルを適用し、両手法の境界面を適合させる拡張がなされたが、この際、流体解析の各種境界条件が満たされず、壁面近くでの粒子挙動が不安定となる問題がある。
そこで本報では、壁面における非斉次の圧力Neumann条件や滑り・非滑り条件を考慮したMPS法壁境界モデルの定式化を行い、有限要素法とのより精緻な物理量の受け渡しを実現する。また、これまでもMPS-FE法の検証に用いられてきたベンチマーク問題で比較を行い、解析精度や計算コスト、モデルの汎用性に関して議論を行う。