中村恭志研究室 東京科学大学 環境・社会理工学院 融合理工学系/地球環境共創コース

アジア太平洋地域で最大の計算機械工学分野の国際会議 Asian Pacific Congress on Computational Mechanics (APCOM)が12月17日から台湾で開催されたました。雪崩に巻き込まれた人が受ける衝撃力を３次元シミュレーションで解析する研究について修士２年生が発表しました。雪崩先端の衝突で空中に放り投げられるため、人体へ加わる衝撃力は固定構造物に対するものより減少する可能性があります。その一方、空中からは頭部を下に落下するため、頭部へ重大な衝撃を受ける可能性があることを報告しました。

人体ー流体連成モデルDRUMによる計算結果の可視化です。水路内に堰状構造物がある場合、洪水時の流速では簡単に超えて行ってしまうようです。一方、流速がある程度遅い場合には堰下流側の渦に補足され停滞します。

人体ー流体連成モデルDRUMでは、水から人に働く力を圧力等から求めます。そのため、力の推算が正確かどうかは重要です。下の例は、人体の代わりに作用する力（抗力）が良く分かっている球体を考え、球体に働く力の再現性を確認した事例です。乱流による抗力減衰域では力を過大に推算しているものの、四角点の計算結果は赤線で示される既往研究と良く一致していることがわかります。

粘土などを含む水は非Newton流体の振る舞いを示すことがあります。そのような水が津波として襲来した際の危険性について研究を進めています。

カンボジアのプノンペンで行われた国際会議（9月15日，The 4th international symposium on conservation and management of tropical lakes）にて，最優秀ポスター発表賞を学生が受賞しました．トンレサップ湖における大腸菌輸送を湖全域で解析する研究での受賞です．おめでとう！

カンボジアのトンレサップ湖の研究について、カンボジアの首都（プノンペン）で開催される国際会議で学生が発表してくれます。湖内部での流れを解析し、それによる細菌の輸送を検討しようとしています。広大な水域の場合には風により駆動される流れが重要になります。研究では風データの入力の有無による変化も検討しています。

湖全域での細菌の輸送解析（左は風を無視した場合、右は風まで考慮した場合）

 

湖北部での細菌の輸送解析（左は風を無視した場合、右は風まで考慮した場合）

 

流れと人のシミュレーションモデルDRUMを用いた研究を来月の学会で発表します。水中では人には大きな力が加わり、流れにより容易に運ばれてしまいます。多少の凸凹は簡単に乗り越えてしまいます。研究では水難事故で被害者の捜索範囲を大凡推測できるように、流速によってどの程度の速さで運ばれるのかをまとめることを目指しています。

カンボジア工科大学のDavin先生が研究室に滞在しました。カンボジアトンレサップ湖での病原性細菌の輸送のシミュレーションへ、我々が開発している3次元流動モデルを適用する研究をしています。Davin先生は3次元モデルの設定方法や実行方法などの習得のため、研究室に滞在しました。写真はゼミでご自身の研究や、カンボジアの文化について発表をしていただいた際のものです。

跳水現象により流れは渦を伴い急激に変化します。下の可視化では跳水中での人体模擬モデルの運動を解析したものです。

前回の投稿に引き続きDRUMモデルの可視化結果をお見せします．高速流が水深の深いところに入ると跳水と呼ばれる不連続的な水位変化が生じます．跳水では渦が形成されますが，そこに人が巻き込まれた場合について検討しています．