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複雑現象のハイパフォーマンス・シミュレーション―マクロな構造物と流体の連成問題―
ターボ機械内部流計算
加藤千幸生産技術研究所 機械・生体系部門
(工学系研究科 機械工学専攻)
教授 加藤千幸

 現在、ターボ機械内部の流れの解析にはレイノルズ平均ナビエ・ストークス解析(RANS)とよばれる手法が用いられていますが、この手法は予測精度に限界があり、また、乱流の非定常変動を計算することができません。そこで、次世代の乱流解析手法として着目されていながら、従来は単純な流れにしか適用されていなかったLarge Eddy Simulation(LES)とよばれる解析手法によるターボ機械内部流れの高精度な予測を実現しました。これにより、大きな剥離を伴った流れ、層流から乱流への遷移、流れにより発生する騒音などの高精度な予測が可能になりました。
図


船舶の高波浪中運動シミュレーター
宮田秀明工学系研究科 環境海洋工学専攻
教授 宮田秀明

 船舶は約20年の生涯の中で一度は波高30mの波に遭遇すると仮定して設計されます。また一方、1〜数年に1回は10mを越える波高の波に遭遇することは一般的で、このような状態で船体の一部を損壊する例は後を絶ちません。このような大波高中では船首船底の露出(スラミング)、波浪衝撃の発生、激しい砕波などが発生します。しかし、このような強度に非線形な現象の詳細を理解することは難しいため、船体局所の設計を必要充分な強度を持たせることを検討して行うことはできませんでした。経験則と単純化したモデルによる計算によって設計されてきたのです。今回開発中のシミュレーターは有限体積法と密度関数法を用いて、強度に非線形な現象の再現を可能にしつつあり、波浪衝撃波などを高精度で推定できることから、一部実際の設計での応用を始めています。
図

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