3次元自由水面流中の接触を伴う任意形状物体運動に対する数値解法

摘要

3 次元自由水面流中において，接触を伴う複雑形状物体の運動を扱う数値解法を考察した．この解法では，物n体を含む自由水面流れを固気液多相場として扱うことにより，物体に作用する流体力と物体が流体に及ぼす運n動量が考慮される．流体中の任意形状物体は剛体として扱われ，四面体要素により表現される．慣性テンソルn等の物体の特性量や，流体との力学的な相互作用の評価には四面体要素を利用し，物体間の衝突判定には表面n近傍に配置された接触判定球を用いる．この解法を一様流中に置かれた円柱周りの流れ，直方体形状の物体のn水中落下過程，四脚ブロックの水中での積み重なり，また波動流れによる衝突を伴う立方体ブロックの輸送問題nに適用した．これらの問題に対して，実験結果との比較により，提案された数値解法の有効性が確認された．