理論応用力学講演会 講演論文集
第55回理論応用力学講演会 講演論文集
選択された号の論文の340件中1~50を表示しています
特別講演
パネルディスカッション
PD1 地震,津波,豪雨 ~減災に果たす力学の役割~
PD2 応用力学の新しい展開―21世紀の応用力学の使命―
PD3 風力発電の現状と将来
PD4 惑星の気象
講演(セッション)
OS18-1:防災・環境シミュレーション1
  • 小松 信義, 足永 靖信, 河野 孝昭, 阿部 敏雄, 一ノ瀬 俊明
    セッションID: 1B01
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    会議録・要旨集 フリー
    都心の環境問題の一つとしてクローズアップされているヒートアイランド現象を定量的に評価するためには、都市キャノピーモデルの解析精度をさらに向上させる必要がある。しかし、モデル検証および開発に必要な比較用のデータ(特に建物群周りの温度データ)は、極めて少ないのが実情である。したがって、著者らは、数値解析・実験によって、規則的建物配置群周りの熱環境について研究を行ってきた。本講演では、規則的建物配置群周りの空間平均温度について、CFD解析・温度成層風洞試験から得られた結果を報告する。
  • 板橋 翔, 樫山 和男
    セッションID: 1B02
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    会議録・要旨集 フリー
    都市域においてヒートアイランド現象,及びそれと連動して起こる大気汚染や粉塵公害の現象や,これらの対策として進められている屋上緑化などの屋外温熱環境緩和手法の効果を定量的に評価することは極めて重要である.このヒートアイランド現象における既存の数値シミュレーションの研究では差分法が多く用いられている.しかし,構造物や地形などの任意複雑形状への適合性において,非構造格子に基づく有限要素法は優れた手法といえる.そこで、本論文は安定化有限要素法による植生を考慮した流体解析手法を提案する.流れ場の基礎方程式にはRANSに基づく非圧縮性のk_-_ε型2方程式モデルを用い,離散化手法にはSUPG/PSPG法に基づく安定化有限要素法を用いた.また,植生を考慮するため植生キャノピーモデルを適用した.数値解析例を通して,既往の実験値との比較を行い、本解析手法の有効性について検討を行った.
  • 水藤 寛, 堀川 靖夫, 諸泉 利嗣, 小野 芳朗
    セッションID: 1B03
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    会議録・要旨集 フリー
    最終処分場は、日本では山間部に位置することが多く、そこからの浸出水や事故発生時の漏洩水が水源を汚染し、生活環境に影響を与えることが懸念されている。本研究は、平成16年度開始の科学技術振興調整費研究プロジェクト「廃棄物処分場の有害物質の安全・安心保障」の一部として、最終処分場周辺の地下水流動解析システムを構築し、汚染水漏洩事故などの対策立案のためのデータ及び安心保障の一環とすることを目的としている。モデルサイト周辺に設置した観測井におけるデータとの比較を通して、信頼性の評価も行っている。
  • 牛島 省, 福谷 彰, 吉川 教正, 禰津 家久
    セッションID: 1B04
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    会議録・要旨集 フリー
    3次元自由水面流れにより,スケールの大きい物体が輸送される現象に対する数値計算法を提案する.一流体モデルの基礎方程式を使用して3次元固気液多相場に非圧縮性流体計算法を適用し,その結果から物体に作用する流体力を求める多相場の解法(3D MICS)を示す.造波装置の付いた水槽内で自由水面流れによる球体の運動を把握する実験を行い,3D MICSにより実験結果が再現されることが示された。また、ガラス球を積み上げた透水堰の破壊過程が同解法により実験結果と同様に再現されることも確認された。
  • 藤岡 奨, 牛島 省
    セッションID: 1B05
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    会議録・要旨集 フリー
    本報告では接触を伴いながら運動する任意形状の剛体を含む固液混相流れを取り扱う数値計算手法について検討した.流体と固体の相互作用を考慮した固気液混相流れの数値計算法の一つとしてMICSが挙げられるが,これまで固体として球のみを取り扱って来た.本報告では,MICSを任意形状の剛体を含む流れ場にも適用可能にするために,従来の個別要素法に工夫を加えた.形状の表現には複数組み合わされた球を用い,剛体の運動はEulerの方程式を利用して解析した.数値計算例としてT字型の物体とV字型の物体が接触を伴いながら運動する様子を解析した.接触力の評価に回転の運動エネルギーが考慮されていないために剛体運動の計算が破綻することがあるという問題点が残された.
  • 松本 純一
    セッションID: 1B06
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    会議録・要旨集 フリー
    本論文では、河川・港湾・湖沼などの解析によく用いられる浅水長波方程式での気泡関数要素による解法(直交基底気泡関数要素安定化法)を提案している。従来、浅水長波方程式の解法は、多段階法を代表とする陽解法が多く用いられてきた。陽解法を適用する場合、通常は質量行列の各行の成分を足し合わせて(集中化させて)対角項のみに成分をもたせた近似行列(集中質量行列)が使用される。集中質量行列を使用した場合の問題点としては、集中質量行列が元の質量行列の近似行列であるため、非定常移流方程式などでは計算精度が悪く得られた結果の信頼性に問題がある。本研究では、この問題を解決するため、気泡関数要素を使用した有限要素解析において質量行列の近似を行わずに、質量行列が対角行列となる気泡関数を提案する。すなわち、気泡関数要素の基底(形状関数)が直交する条件を導入して、計算精度の落ちない(近似のない)対角行列となる質量行列を開発し、気泡関数要素を使用した有限要素解析において、記憶容量、計算時間などの計算効率の良い解析手法(直交基底気泡関数要素安定化法)を実現する。
OS18-2:防災・環境シミュレーション2
  • 唐木田 泰久, 樫山 和男
    セッションID: 1B07
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    会議録・要旨集 フリー
    本研究は、浅水長波方程式を移流段階と非移流段階に分け、移流段階(移流方程式)に対してCIVA(Cubic Interpolation with Volume / Area coordinate)法を、非移流段階に対して安定化有限要素法を用いた手法(CIVA-安定化有限要素法)に基づく高潮氾濫解析手法の構築を行うものである。なお、非移流段階における時間方向の離散化手法としてクランク・ニコルソン法を用いた。数値解析例としてダムブレイク問題を取り上げ、理論解および実験値との比較により本解析手法の有効性の検討を行った。さらに、本手法を0416号台風により発生した瀬戸内海における高潮の再現計算に適用した。
  • 小林 義典, 樫山 和男
    セッションID: 1B08
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    会議録・要旨集 フリー
    本論文は、SUPG法に基づく安定化有限要素法による津波の遡上解析と流体力の評価を行った。津波の数値シミュレーションにおいては、複雑な自然地形や建物群を考慮する必要があるため、任意形状への適合性に優れた有限要素法は有効な手法である。支配方程式には、波の非線形性および分散性を考慮するため、判定関数を用いることで浅水長波方程式とBoussinesq方程式を相互に移行させる複合型方程式を用いた。また、氾濫域における移動境界手法として、複雑地形にも適応可能なEuler的手法を用いた。数値解析例として、矩形水槽内の段波問題を取り上げ、実験値との比較を行うことにより、本手法の有効性の検討を行った。
  • 米山 望, 松山 昌史, 戸田 圭一
    セッションID: 1B09
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    会議録・要旨集 フリー
    海域における津波挙動は,平面二次元解析で予測可能である。これは津波が海底地形の影響を余り受けず,波として扱うことが可能なためである。しかし,陸上部に到達すると,地形の影響を直接受けるため,三次元的な挙動となり,その予測には三次元流動解析が必要となる。講演では,陸上部での津波挙動を精度良く予測評価するために開発した三次元流動解析コードについて説明した後,過去の津波災害データとの比較を行ってその解析精度を検証するとともに,解析結果の分析を行って,津波発生時の流動現象の特徴について考察する。
  • 佐茂 隆洋, 市村 強, 堀 宗朗
    セッションID: 1B10
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    会議録・要旨集 フリー
    著者らは,より高度な震災情報を提供するために,統合地震シミュレータ(IES)の開発をすすめている.IESは,GIS/CADなどのデジタルデータから作成された仮想現実空間と大規模数値シミュレーションを組み合わせることにより,地震に関する諸事象を統合的に数値シミュレーションすることを試みるシステムである.本論文では,IESのプロトタイプを用いたネットワーク解析事例について報告する.
  • 堀 宗朗, 小国 健二, 市村 強
    セッションID: 1B11
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    会議録・要旨集 フリー
    大規模地下街や高層ビル等の密集した空間において,地震発生直後に円滑な避難を行うことは重要な課題である.避難路が適切でない場合に群集がパニックになることが懸念されるためである.しかし,現状は,地震発生時の群集の避難行動に関するデータや解析手法がなく,避難路が適切か否かを決定することは難しい.適切なデータや解析手法がないことを理由に,人命に関わる避難路を未検討とすることは問題がある.次善の策として,何らかのデータがある場合には,避難行動の推定に向けてその有効利用を検討することが考えられる.すなわち,精度や信頼性は高くなくとも,群衆の避難行動を推定するための有効な情報や手法の考案につながると思われる.上記を背景として,著者のグループは,マルチエージェントシミュレーションによる緊急避難行動の予測を検討する.本報告は,データ収集と解析手法構築の基礎的な研究を行い,その結果を報告する.
OS15:キャビテーション流れの数値的解析
  • 沖田 浩平, 高木 周, 松本 洋一郎
    セッションID: 1C01
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    会議録・要旨集 フリー
    本研究では,縮小・拡大ノズルにおけるキャビテーション流れに対して,液相と気泡のカップリングにEuler-Lagrange法を用いた準1次元非定常解析を行った.この際,球形気泡および気泡内部気体の一様性を仮定して,気泡の非線形な体積運動および並進運動,さらに,気泡崩壊に伴って生じる圧力波の伝播を解像するため,液相の圧縮性を考慮した.
    数値解析の結果,気泡の並進速度が仮想質量によって液相速度よりも大きな加速度で変化し,Non-slip条件の結果と比べて気泡数密度分布に顕著な違いが生じた.このために,ノズル拡大部において気泡数密度が上昇し,気泡の成長が抑制されることがわかった.講演では,流入気泡径分布等の影響についても述べる.
  • 竹腰 善久, 川村 隆文, 前田 正二
    セッションID: 1C02
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    会議録・要旨集 フリー
    各種キャビテーションモデルを用いて二次元翼周りの数値計算を行い、キャビテーションモデルの比較検討を行う。比較したモデルは、キャビティを気膜状の部分とそれ以外の気泡群の部分に分けて取り扱ったハイブリッドモデル、相変化、気泡力学、乱流による圧力変動や非凝縮ガスの存在などの物理的な影響を考慮したモデル、そしてキャビティの密度は圧力によって一様に決まるというモデルである。これら3種のキャビテーションモデルをさまざまな翼型について実験データと詳細に比較を行うことにより、キャビテーションの種類に適したキャビテーションモデルを示す。
  • 平沼 誠, 伊賀 由佳, 井小萩 利明
    セッションID: 1C03
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    会議録・要旨集 フリー
    キャビテーションサージや旋回キャビテーションなどのキャビテーション不安定現象の発生は、ターボ機械に深刻な問題を引き起こす。本研究では、数種の二段翼列に発生する非定常キャビテーション流れを解析し、キャビテーション不安定現象の発生の有無を踏まえた二段翼列周りのキャビテーション流れの流動特性を明らかにすることを目的とする。解析結果から、二段翼列に特有のキャビテーション流れが不安定現象の抑制に有効であることが明らかとなった。
  • 徳増 崇, 関野 夕美子, 上條 謙二郎
    セッションID: 1C04
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    会議録・要旨集 フリー
    翼まわりに発生するシートキャビテーションの数値計算を行い, 熱力学的効果に対するレイノルズ数の影響を解析した. シートキャビテーションモデルにはDeshpandeらの手法を用いた. 計算は液体酸素についてレイノルズ数を変化させて行い, シートキャビテーションの大きさから熱力学的効果の大小を解析した. その結果, レイノルズ数の増加と共に温度降下量は増大するにも関わらず, キャビテーションの熱力学的効果は減少することが明らかとなった. この原因を解析したところ, 温度降下に伴う飽和蒸気圧降下量よりも動圧の増加のほうが熱力学的効果に大きく影響することが明らかとなった.
  • 谷 直樹, 長島 利夫
    セッションID: 1C05
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    会議録・要旨集 フリー
    高性能ロケットエンジンの推進剤には液体酸素や液体水素といった極低温流体がしばしば用いられるが、極低温流体では熱力学的効果が顕著であるという特徴がある。これは、キャビテーション発生時に潜熱を奪う影響でキャビテーション領域の温度と圧力が低下する現象である。本報告では熱力学的効果を考慮したキャビテーションの数値解析を行い、その特徴を明らかにすると同時に、熱力学的効果を考慮したインデューサの設計指針の提案を行う。
  • 伊藤 優, 谷 直樹, 長崎 孝夫, 長島 利夫
    セッションID: 1C06
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    会議録・要旨集 フリー
    液体ロケットエンジンのターボポンプは高回転数運転が要求され,インデューサーに発生するキャビテーションが不可避である.キャビテーションはストールやサージを誘発し,ポンプ性能に悪影響を及ぼすため,その影響は設計段階から考慮する必要がある.さらに,高ISPのため近年使用される液体酸素/液体水素等の低温流体は水等の常温流体と異なる熱力学的性質を有し特別な考慮を必要とする.そこでインデューサーに類似の断面形状を持ったPlano-convex翼周りに発生する,液体窒素による低温キャビテーションの可視化実験,数値解析を行った.低温キャビテーションの熱力学的効果を検証するため常温水,高温水との比較検討も行なった.
  • 川村 隆文, 箕輪 剛, 橋本 崇史
    セッションID: 1C07
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    会議録・要旨集 フリー
    CFDによる実用的なプロペラシュミレータの構築を行った。まず、均一流非キャビテーション流れについて乱流モデルと計算格子を詳細に検討し、精度に対する影響を調べた。乱流モデルについては標準k-w モデル、格子についてはプリズム格子と四面体格子とのハイブリッド格子を用いて局所的な密度を制御することにより、設計点においてスラスト係数、トルク係数の誤差はそれぞれ-2%、1%と高い精度での推定が可能であることを示した。次に、キャビテーション流れを推定するために混相流モデルの1つであるFull Cavitation Model を適用し、均一流れ及び不均一流れについてともに、実験との定性的な一致に一致する結果が得られた。
  • 深谷 征史, 田村 善昭, 松本 洋一郎
    セッションID: 1C08
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    会議録・要旨集 フリー
    遠心ポンプ内のキャビテーション強さを予測するため、気泡の詳細挙動が分析可能な数値解析コードを開発した。本解析コードでは気泡モデルを用い、キャビテーション流れにおける気泡の並進・体積運動や気泡核分布を予測した。本解析では、羽根車におけるキャビテーション発生領域周辺で特に気泡径が不安定となり、気泡内圧力はマイクロ秒の時間スケールでスパイク状に変化した。この気泡内圧力の変化は、キャビテーションエロージョンの原因となる気泡崩壊と関連があると考えられる。そこで、気泡内圧力と気泡数密度に基づいてキャビテーション強さを定義し、遠心ポンプ羽根面におけるエロージョン発生領域を予測した。また、実験では塗料法によりエロージョン発生領域を特定した。これらの実験・解析結果は良く一致し、本解析コードは遠心ポンプ羽根車におけるキャビテーション強さの予測に有効であることが確認できた。
OS23-1:設計問題における固有値解析1
OS23-2:設計問題における固有値解析2
  • 清水 光輝, 斉藤 大宣, 北 英輔, Xie Y.-M.
    セッションID: 1D06
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    会議録・要旨集 フリー
    構造物最適化問題にセル・オートマトンの考えを用いた研究が幾つか提案されている.セル・オートマトン法では,局所近傍則によってシミュレーションを行う.局所近傍則の導出方法には,定式化方法は,経験的方法,バイオメカニクス的方法,進化的方法,数学的方法に分類できる.本研究では,数学的方法を用いて局所近傍則を導出し,構造物設計に適用する.
  • 山東 篤, 鈴木 克幸
    セッションID: 1D07
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    会議録・要旨集 フリー
    本稿の目的は重合メッシュ法による固有振動解析と形状最適化への適用である.動的問題においてモデルの一部をズーミングする必要性は少ない.しかし,重合メッシュ法はズーミング解析手法であるとともに,モデルの局所形状をモデリングすることが可能であるため,動的問題におけるモデリング手法としての適用は大いに有用であると考える.例えばモデルに空隙や材料定数の異なる材料を挿入したとき,それらが振動数に与える影響の調査や,振動数の制御を目的関数とした形状最適化への適用が考えられる.
  • 松本 純一
    セッションID: 1D08
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    会議録・要旨集 フリー
    流体は構造物に動的挙動を与える主要な問題のひとつであり、構造の挙動と流体の挙動とが連成する問題は工学の分野に数多くある。流体_-_構造連成問題の現象は、流体の流況と構造物の断面形状や柔軟性によってさまざまに異なる挙動を示す複雑な現象となっている。本研究では、流体_-_構造強連成問題の共振現象に着目し、流体に関する固有振動数と構造物の固有振動数を固有値の制御問題として扱うことを提案し、大規模並列三次元解析にて共振制御形状同定解析を行ないその有効性を検証する。
  • 西脇 眞二, 前田 泰典, 泉井 一浩, 吉村 允孝, 松井 和己, 寺田 賢二郎
    セッションID: 1D09
    発行日: 2006年
    公開日: 2006/03/25
    会議録・要旨集 フリー
    機械構造に,適切な振動特性を付加することが可能となれば,新しい動的な機能をもつ機械構造を設計することができる.本研究では,このような動的な機能をもつ機械式レゾネータの設計を目的として,指定した固有振動数と固有モード変位を設定可能な新しいトポロジー最適設計法を開発する.すなわち,最初に,設計領域における材料分布の連続性を仮定した新しい設計空間の緩和法を振動問題に拡張する.次に,固有振動数,固有モード,剛性に関する設計要件を満足可能な新しい目標関数を提案するとともに,それに基づき最適化問題を定式化し,さらに,それを解く最適化アルゴリズムを構築する.最後に,簡単な数値例により,本手法の妥当性を検証する.
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