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杉原 健太; 小野寺 直幸*; 井戸村 泰宏; Sitompul, Y.; 山下 晋
Journal of Computational Physics, 547, p.114534_1 - 114534_25, 2026/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Computer Science, Interdisciplinary Applications)We propose a new gas-liquid two-phase fluid calculation method that improves computational efficiency compared with the conventional incompressible method (Incompressible). The methods are called the semi-implicit compressible method (SI-C) and the semi-implicit weakly compressible method (SI-WC). SI-C improves the convergence of the iterative solver by computing the pressure Poisson-type equation derived from the compressible fluid equation. In SI-WC, the number of iterations can be further reduced by computing a weakly compressible Poisson-type equation that uses an artificial sound speed controlled by the Mach number. The validity of the proposed method was verified by dam breaking problems and bubbly flow analysis, and comparative verification showed that compared to Incompressible, SI-C and SI-WC accelerate the pressure Poisson-type equation solver by a factor of two and four, respectively, while achieving almost the same solutions.
福田 貴斉; 山下 晋; 吉田 啓之
Journal of Computational Physics, 545, p.114485_1 - 114485_32, 2026/01
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Computer Science, Interdisciplinary Applications)本論文では、界面捕獲法の形状再現性と界面のシャープさを別々に定量的に評価する新しいアプローチを提案する。この新しい評価により、既存の界面捕獲法であるTHINC法とTHINC/WLIC法の間の形状再現性と界面のシャープさのトレードオフ関係が明らかになった。このトレードオフ関係の原因を解明し解決することで、THINC法やTHINC/WLIC法と同程度に簡潔なアルゴリズムを採用しながらも、形状再現性と界面のシャープさの両方において高い性能を発揮する新しいTHINC法ベースのスキームを開発した。THINC/Advanced WLIC (THINC/AWLIC)法と名付けられたこの新しいスキームは、先行するTHINC/WLIC法の重み関数を、1次風上フラックスの寄与を調整できるように再定義することによって開発された。2次元と3次元の複数のベンチマークテストの結果、THINC/AWLIC法は形状再現性と界面のシャープさの両方の観点で既存のTHINC/WLIC法より優れている。さらに、THINC/AWLIC法のアルゴリズムはTHINC/WLIC法と同様に非常で簡潔であるにもかかわらず、その形状誤差はアルゴリズムが複雑な既存の幾何学的スキームの誤差と同等程度である。
Wang, Z.; 松本 俊慶; 柴本 泰照; Duan, G.*
Journal of Computational Physics, 537, p.114072_1 - 114072_29, 2025/09
被引用回数：2 パーセンタイル：81.02(Computer Science, Interdisciplinary Applications)In this study, we develop a novel sharp surface tension (SST) model for multiphase particle methods. Our approach integrates surface tension directly into pressure computation, enabling precise representation of pressure discontinuities across interfaces and effectively mitigating parasitic currents. In addition, to improve curvature accuracy, particularly in scenarios involving topological changes, a co-directional scheme is proposed to faithfully consider interfacial normal vectors. Furthermore, we reconstruct the interfacial particle shifting scheme to separately address tangential, normal, and repulsive components, effectively suppressing the common problem of interface particle mixing in multiphase particle methods. The effectiveness and reliability are rigorously validated through a series of numerical tests, including the Rayleigh-Taylor instability, curvature verification, droplet deformation and coalescence, as well as bubble rising and coalescence. The results demonstrate the superior accuracy and robustness of the proposed method, marking a significant advancement in simulations of multiphase flow with surface tension.
井戸村 泰宏
Journal of Computational Physics, 313, p.511 - 531, 2016/05
被引用回数：46 パーセンタイル：92.53(Computer Science, Interdisciplinary Applications)イオンスケールのイオン温度勾配駆動捕捉電子モード(ITG-TEM)乱流の静電的full-fジャイロ運動論シミュレーションのための新しいハイブリッド運動論的電子モデルを開発した。このモデルでは、full-fジャイロ運動論方程式、多種粒子線形フォッカープランク衝突演算子、および、ジャイロ運動論的ポアソン方程式の軸対称成分については完全運動論的電子モデルを適用し、ジャイロ運動論的ポアソン方程式の非軸対称成分においては運動論的捕捉電子応答のみを用いて乱流揺動を決定する。この手法により、ITG-TEM、新古典輸送、両極性条件、および、粒子捕捉・非捕捉過程といった重要な物理を保持しつつ、いわゆる
モードを回避した。本モデルによりITG-TEM乱流のfull-fジャイロ運動論シミュレーションがリーズナブルな計算コストで可能になった。
今澤 良太; 河野 康則; 伊丹 潔
Journal of Computational Physics, 292, p.208 - 214, 2015/07
被引用回数：7 パーセンタイル：40.33(Computer Science, Interdisciplinary Applications)本研究はプラズマ境界が固定された場合のプラズマ平衡を解く新しい手法を提案する。プラズマ境界が固定された場合のプラズマ平衡は固定境界問題と呼ばれ、同問題は有限要素法を用いて解くことが一般的である。しかしながら、有限要素法には微分量(磁場)のメッシュ間の不連続、メッシュ生成やメッシュと格子のマッピングなどの高精度化及び高速化に課題がある。本研究では、境界要素法を発展させたRBF-MFS法と放射基底関数で解を近似するKansa法に着目した。両方法はメッシュを使用しないためメッシュレス法と呼ばれ、上記の有限要素法の課題が回避可能である。本研究では、メッシュレス法を固定境界問題に適用する方法を考案し、有限要素法よりも高精度かつ高速にプラズマの平衡解を得られることを初めて示した。
伊藤 啓; 功刀 資彰*; 大野 修司; 上出 英樹; 大島 宏之
Journal of Computational Physics, 273, p.38 - 53, 2014/09
被引用回数：24 パーセンタイル：76.59(Computer Science, Interdisciplinary Applications)In the volume-of-fluid algorithm, the calculations of the interface normal and curvature are crucially important for accurately simulating interfacial flows. In this paper, the authors develop a height function method that works appropriately on an unstructured grid. In the process, the definition of the height function is discussed, and the high-precision calculation method of the interface normal is developed to meet the necessary condition for a second-order method. The curvature calculation method is also discussed and the approximated quadric curve of an interface is employed to calculate the curvature. Following a basic verification, the developed height function method is shown to successfully provide superior calculation accuracy and highly reduced computational cost compared with conventional calculation methods in terms of the interface normal and curvature.
Jolliet, S.; McMillan, B. F.*; Villard, L.*; Vernay, T.*; Angelino, P.*; Tran, T. M.*; Brunner, S.*; Bottino, A.*; 井戸村 泰宏
Journal of Computational Physics, 231(3), p.745 - 758, 2012/02
被引用回数：14 パーセンタイル：59.91(Computer Science, Interdisciplinary Applications)In this work, a Fourier solver is implemented in the global Eulerian gyrokinetic code GT5D and in the global Particle-In-Cell code ORB5 in order to reduce the memory of the matrix associated with the field equation. This scheme is verified with linear and nonlinear simulations of turbulence. It is demonstrated that the straight-field-line angle is the coordinate that optimizes the Fourier solver, that both linear and nonlinear turbulent states are unaffected by the parallel filtering, and that the 
spectrum is independent of plasma size at fixed normalized poloidal wave number.
本多 充; 福山 淳*
Journal of Computational Physics, 227(5), p.2808 - 2844, 2008/02
被引用回数：22 パーセンタイル：71.20(Computer Science, Interdisciplinary Applications)A new one-dimensional transport code TASK/TX has been developed to describe dynamic behavior of tokamak plasmas. It solves simultaneously a set of flux-surface averaged equations: Maxwell's equations, continuity equations, equations of motion, heat transport equations, fast-particle slowing-down equations and neutral diffusion equations. The set of equations describes plasma rotations in both toroidal and poloidal directions and evaluates the radial electric field self-consistently. The finite element method with a piecewise linear interpolation function is employed together with the Streamline Upwind Petrov-Galerkin method. We have confirmed that the neoclassical properties are well described by the poloidal neoclassical viscous force. The modification of density profile during neutral beam injection is presented. In the presence of ion orbit loss, the generation of the inward radial electric field and torque due to radial current is self-consistently calculated.
Vlasov code and its comparison to gyrokinetic 
particle-in-cell code井戸村 泰宏; 井田 真人; 徳田 伸二; Villard, L.*
Journal of Computational Physics, 226(1), p.244 - 262, 2007/09
被引用回数：33 パーセンタイル：77.01(Computer Science, Interdisciplinary Applications)
及び
ノルムを保存する有限差分オペレータを用いて新しい保存系ジャイロ運動論的ブラゾフコードを開発した。ノルムの保存により数値振動の成長が抑制されるため、コードは数値的に安定であり、長時間シミュレーションにおいてもロバーストである。スラブ配位イオン温度勾配駆動(ITG)乱流シミュレーションにおいて、エネルギー保存及びエントロピーバランス関係式を確認し、従来の PICコードと計算結果のベンチマークを行った。この結果、保存系ブラゾフシミュレーションにおける厳密な粒子保存及び良好なエネルギー保存は長時間の微視的乱流シミュレーションを行ううえで有効であることが示された。PICコードとの比較においては、ブラゾフコード及びPICコードにおける
非線形性の物理的・数値的影響を明らかにした。
内海 隆行*; 矢部 孝*; Koga, J. K.; 青木 尊之*; 関根 優年*; 尾形 陽一*; 松永 栄一*
Journal of Computational Physics, 196(1), p.1 - 7, 2004/05
被引用回数：3 パーセンタイル：20.00(Computer Science, Interdisciplinary Applications)高強度レーザーのガスやクラスターへの照射によるイオン化現象を利用して、高調波発生,X線レーザー発振,高Z多価イオン源といった応用が期待されている。強レーザー電場中のイオン化の解析には通常の摂動論的手法の適用には限界があるために、非摂動論的手法の開発が世界的に進められている。非摂動論的手法としては、時間依存シュレディンガー方程式を直接解く手法がある。本論文では、流体方程式などの双曲型偏微分方程式の数値解析手法として開発された3次補間擬似粒子法(CIP)を基底関数の観点から再構成することにより時間依存,非時間依存シュレディンガー方程式の高精度数値解法としてCIP-BS法を提案する。CIP-BS法は、偏微分方程式及び境界条件を一意的にスパース行列のみを用いた離散方程式に変換し、計算効率を向上させることができる。本手法の有効性を平面波,クーロン場,morseポテンシャル場における解析により示す。
