ブックタイトルGSIS_2019

概要

GSIS_2019

7 情報基礎科学専攻Department of Computer and Mathematical Sciences■研究キーワード■■KEYWORDS ■Practical multiphysics CFD problems resolved by NumericalTurbine and Supercritical-fluid Simulator (SFS)Thermo-fluid flows categorized in CFD and physical and chemicalproblems with thermo-fluid flows categolized in multiphysics CFD数値タービンと超臨界流体シミュレータを応用したマルチフィジックスCFD を伴う様々な実用問題CFD に分類される熱流動現象とマルチフィジックスCFD に分類される熱流動を伴う様々な物理化学現象Our laboratory conducts Mathematical Modeling and Computation (MMC) which builds mathematicalmodels governing physical and chemical problems and solves them by supercomputers. Interdisciplinarystudies among physics, chemistry and biology may be desirable for expanding an innovative study.MMC is one of the interdisciplinary studies. In especial, we now explore Multiphysics CFD (MCFD) as aresearch field of MMC expanded from Computational Fluid Dynamics (CFD). CFD solves Navier-Stokesequations(NS) as a mathematical model. MCFD solves additional mathematical models governingphysical and chemical problems with NS. Currently, we promote two research projects. One developsNumerical Turbine that achieves large-scale computations of moist-air and wet-steam flows in fullannulus gas and steam turbines. Another is Supercritical-fluids Simulator (SFS) that realizes the simulationof complex flows with arbitrary substances such as water, carbon dioxide, and hydrocarbon in gas, liquid,and supercritical-fluid states with the phase change. We currently conduct in collaborations with fourcompanies, four universities, and one national institute using Numerical Turbine and SFS. For more detail,visit our homepage, http://www.caero.mech.tohoku.ac.jp.Supercomputing of Mutliphysics CFD当研究室では、様々な物理化学現象を支配する数理モデルを構築して、それをスーパーコンピュータにより大規模数値計算することにより、その現象を仮想的に再現する計算数理科学を研究している。独創的な研究を展開するためには、物理学、化学、生物学など複数の自然科学分野を融合した学際研究が今後必要であるが、計算数理科学は複数の研究分野を融合した、まさに学際的研究分野である。特に、計算数理科学の１研究分野である数値流体力学（CFD）をさらに発展させた、マルチフィジックス CFD(MCFD) という新たな研究分野を開拓している。CFD では数理モデルとしてナビエ・ストークス方程式が解かれるが、MCFD ではこれに加えて、様々な物理化学現象を支配する数理モデルを同時に解く。具体的には現在２つの研究プロジェクトを推進している。まず１つ目として、高性能で高信頼なものづくりに有用な計算数理科学として、ガスタービンや蒸気タービンの相変化を伴う熱流動をタービンまるごと大規模数値計算する「数値タービン」を開発している。もう１つの研究プロジェクトとして、水、二酸化炭素、炭化水素など様々な物質の、気体・液体・超臨界流体の状態にある低速から超音速までの熱流動を数値計算する「超臨界流体シミュレータ（SFS）」を開発している。これらの研究は、次世代発電機器や航空宇宙機、新素材創製など幅広い応用が期待され、現在４民間企業、４大学、１国研との間で、産官学連携研究を実施している。詳細については研究室ホームページ（http://www.caero.mech.tohoku.ac.jp）をご覧下さい。マルチフィジックスCFD のスーパーコンピューティングProf.Satoru YamamotoAssoc. Prof.Takashi FurusawaAssis. Prof.Hironori Miyazawa山 本 悟古 澤 卓宮澤 弘法教 授准教授助 教Mathematical Modeling and Computation ／ Computational Fluid Dynamics(CFD) ／ Multiphysics CFD ／ Numerical Simulation計算数理科学／数値流体力学（CFD）／マルチフィジックスCFD ／数値計算http://www.caero.mech.tohoku.ac.jpMathematical Modeling and Computation計算数理科学