周辺空気圧を考慮した液体のスプラッシング

• 上田和英

• 藤代一成

書誌事項

タイトル別名

• Splashing of Liquids with Ambient Gas Pressure

抄録

液滴が固体表面や液体表面に大きな速度で衝突すると，スプラッシングが起きる．薄い膜となって周囲に広がった液体は，縁に凹凸を生じ，凸の部分が 2 次的な液滴へと変化する．この現象は，ミルククラウン，スプラッシングペイント，雨粒が舞う水たまりなど，日常の多くの場面で見られ，スプラッシュの特徴が視覚的リアリティに大きく関わる．スプラッシュが生じる物理的メカニズムには知られていない点も多くあり，実験的なアプローチにより，要因となる物理量やそれぞれの関係性が解析されている．そのなかでも，最も重要で，数年前まで知られていなかった要因として，液体周囲の気体からの圧力の影響がある．そこで，本研究では，粒子ベース流体解析法の1つである， SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) 法において，従来考慮されていなかった周辺気圧をナビエ・ストークス方程式にモデル化し，凹凸が生じて 2 次的な液滴が生成されるような，スプラッシュの重要な特徴を表現する．提案手法によって，従来の SPH やほとんどの流体シミュレーションで表現することができなかった，フィンガリングなどのリアルな液体の挙動を，わずかな計算コストの追加で実現できることを示す．Splashing occurs when a liquid drop hits the solid or fluid surface at a high velocity. The drop after the impact spreads and forms a corona with a thickened rim, which first develops annular undulations and then breaks into secondary droplets. We have many chances to see splashes in our daily life, e.g. milk crown, splashing paint, and raindrops falling onto a pool, whose characteristics of deformation have significant impact on the visual reality of the phenomena. Many experimental studies have been conducted to find a criterion on when splashing would occur, but the physical mechanisms of splashing are still not completely understood. It was only recently discovered that the ambient gas pressure is an important factor for creating a splash. In this article, therefore, we newly incorporate the ambient gas pressure into the Navier-Stokes equation through SPH fluid simulation for representing more accurate splashing dynamics. Our experiments demonstrate how the new approach taxes very little extra computing cost to capture real liquid behaviors like fingering, which have not previously been attained by SPH nor most schemes for fluid simulation.

収録刊行物

• 研究報告グラフィクスとCAD（CG）

  研究報告グラフィクスとCAD（CG） 2013 (8), 1-6, 2013-02-11

詳細情報

• CRID: 1570009753004406144
• NII論文ID: 110009537019
• NII書誌ID: AN10100541
• 本文言語コード: ja
• データソース種別:
  • CiNii Articles