亀裂内不均質性を考慮した流体解析コードの開発

Development of an analysis code for hydrodynamics in a heterogeneous crack

青山 裕司*; 高瀬 博康*

Aoyama, Yuji*; Takase, Hiroyasu*

本研究は詳細な亀裂内部形状をもとに構築した解析モデルについて流体シミュレーションを行うためにセルオートマタ法によるシステムを開発し、セルオートマタ法の適用性について検討を行った。本研究でシミュレーションの対象とする流体は比較的レイノルズ数の低い領域であるので、相対的に計算負荷の低い格子ガスオートマトン法を用い、3次元空間においても対称性があるFCHC メッシュを用いた。選定された手法による流体解析モデルと物質移動モデルを開発し、システムの妥当性を三乗則など理論解が知られた系に適用することにより示した。実際にLABROCK で測定された亀裂形状をもとに作成したモデルへ適用した。また、フラクタル理論に基づいて生成した模擬的な亀裂についてシミュレーションを行い、亀裂の形状と水理特性の関係について整理した。

A hydrodynamics analysis system for a precise crack model was developed using a cellular automata method and the applicability of the system was investigated. Since the Reynolds number of the target fluid is low, the lattice gas method, for which the computation cost is relatively small, was applied. As for the mesh, a four dimensional face-centered hyperbolic cube projecting onto the three dimensional space was used. The hydrodynamic and migration model was developed for the lattice gas method. The system was evaluated using Snow's law of hydrodynamics in a parallel plate. The system was also applied to a crack model based on LABROCK data. Several trial crack models were generated using fractal theory and the relationship between the configuration and hydrodynamics of a crack was investigated.