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商用ソルバーとの比較

ドキュメント内 松澤 照男 教授 (ページ 64-74)

開発した本システムの動作を,同一形状を異なる細かさのボクセルにより計算することで検証 した.いずれのボクセル分割数の場合でも同一時刻で,同一の流れおよび変位の様相が得られた.

それゆえ開発した本システムが正しく動作していることを確認できた.

図6.32: VOXEL:0.25秒での流速

図 6.33: FIDAP:0.25秒での流速

図6.34: VOXEL:0.50秒での流速

図 6.35: FIDAP:0.50秒での流速

図6.36: VOXEL:0.75秒での流速

図 6.37: FIDAP:0.75秒での流速

図6.38: VOXEL:1.00秒での流速

図 6.39: FIDAP:1.00秒での流速

次いで図6.40から図6.47に拍動の特徴的な時刻である0.25,0.50, 0.75,1.00秒における管中 心断面での管の変位の様相を示す.

図6.40と図6.41に示す拍動において流速が上昇してゆく期間の中間である0.25秒においては,

いずれも流入直後の領域が膨張するという傾向は同一であった.

図6.42と図6.43に示す拍動において流速がピークとなる時刻である0.50秒においては,いず れも湾曲部外側は膨張し,湾曲部内側は収縮するという傾向は同一であった.

図6.44と図6.45に示す拍動において流速が減少してゆく期間の中間である0.75秒においては,

本システムでは管上側の収縮が顕著であるがFIDAPでは管下側の収縮が顕著であるという違い は見られたものの,いずれも流入直後の領域が顕著に収縮するという傾向は同一であった.

図6.46と図6.47に示す拍動において流速が消失する時刻である1.00秒においては,本システ ムでは殆ど変形はみられないのに,FIDAPではやや変形が見られた.とくに湾曲部外側とそこを 過ぎ管が垂直になっている部分で,管が流れに沿った方向に引っ張られる変位を示している.こ

れはFIDAPでは粘性力と慣性力の寄与があるため,粘性力により元々管が流れに沿った方向に

引っ張られる変形も起こしていた効果が,慣性力の効果により流れが消失した後も出ているので はないかと考えられる.

図6.40: VOXEL:0.25秒での変位

図 6.41: FIDAP:0.25秒での変位

図6.42: VOXEL:0.50秒での変位

図 6.43: FIDAP:0.50秒での変位

図6.44: VOXEL:0.75秒での変位

図 6.45: FIDAP:0.75秒での変位

図6.46: VOXEL:1.00秒での変位

図 6.47: FIDAP:1.00秒での変位

開発した本システムの動作を,商用連成解析コードFIDAP[36]と同一問題を解き結果を比較す ることで検証を行った.流れに関して言えば,いずれの時刻でもその様相と流速の大きさはよく 一致した.変位に関して言えばいずれの時刻でもその様相はよく一致したが,変位の大きさに関 して言えばFIDAPよりも本システムの方が大きかった.これは一つにはボクセルでは管断面が 凹凸になっているため,管を膨張させようとする内圧が流体ボクセルと接する弾性体ボクセルの x軸に垂直な面と,y軸に垂直な面とに加わることになるため,結果的に管を半径方向に膨張させ ようとする力はその合力となり,境界適合の格子を用いるFIDAPと比して,大きな力が加わって いるためだと思われる.またもう一つにはFIDAPでは慣性力が考慮されているため,慣性力が 管の変形に対して抵抗となっているのではないかと思われる.

結論を言えば,本システムはボクセルによる形状表現と,力学的モデルに非常にシンプルなも のを採用しているにもかかわらず,商用コードによる解析結果と欲く一致する解析結果を得るこ とができることを確認できた.

ドキュメント内 松澤 照男 教授 (ページ 64-74)

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