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日本惑星科学会誌 Vol. 23, No. 2, 2014

「第一回iSALE勉強会」参加報告

常昱

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1. はじめに2014 年 2 月 5 － 6 日の二日間，千葉工業大学津田沼キャンパスにおいて，第一回 iSALE 勉強会が開催された．
iSALE とは，ヨーロッパのグループが開発した衝突流体計算コードの一つである．日本のコミュニティ
は千葉工業大学の黒澤耕介氏を筆頭に，衝突研究会の有志メンバーによって 2014 年初めに立ち上げられ，現在 29 名の研究者・大学院生が参加している．本稿はその第一回集会の報告である．本コミュニティに興味のある方は，黒澤ほか [1] 及び以下の wiki ページを

図1：講演の様子．

参 照 さ れ た い．（https://www.wakusei.jp/~impact/
wiki/iSALE/）形成実験やメソスケールの衝撃変成作用の解釈などでも用いられ，衝突分野において幅広く利用されている

2. iSALEの歴史と本勉強会の趣旨[e.g., 6, 7]．
iSALE 勉強会は，近年多くの論文で見かける本衝iSALE（impact SALE）とは複数の物質及びレオロジ

突流体コードを日本の惑星科学の衝突研究コミュニテ

ー を 扱 え る 衝 突 流 体 計 算 コ ー ド で あ る．1980 年 にィにも導入し，ユーザー同士の情報交換を活発に行う

Amsden ら [2] により開発されたニュートン流体のみために立ち上げられた．第一回会合は，まず参加者全を 扱 え る SALE（Simplified Arbitrary Lagrangian

員が数値計算の特性及び限界を理解すること，そしてEulerian）コードに基づき，弾性・塑性モデル，破壊各人の計算機で本コードを走らせることができるようモデル，空隙モデル，状態方程式の導入を通して，惑になることを目標に開催された．

星科学分野における衝突研究用に改良したものである[3-5]．惑星科学的な衝突現象に特化した複数のオプシ

3. 勉強会の概要

ョンを使用可能な準オープンソースとして，現在欧米の多くの研究者に使われている．

iSALE 勉強は 2 日に分かれて開催された．初日には最近では惑星スケールの衝突現象，クレーターの形

iSALE や衝突流体計算への理解を深めるための講演

態学的特徴の解釈や実験室スケールの衝突クレーターが行われ，2 日目にはインストールしたコードで計算

1. 東京大学大学院理学系研究科地球惑星科学専攻
joh@astrobio.k.u-tokyo.ac.jp■2014遊星人Vol23-2.indd

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し，計算結果を可視化するための実習が行われた．詳
細な日程については表 1 に示した．両日に行われた講

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表1：iSLAE勉強会のスケジュール．

第一回 iSALE 勉強会
日時：2014 年

2 月 5 日-2 月 6 日

場所：千葉工業大学

津田沼キャンパス

勉強会：6 号館 5 階 654 講義室
ラボツアー：惑星探査研究センター 高速衝突実験室
http://www.it-chiba.ac.jp/institute/campus/tsudanuma.html
2 月 5 日（水）座学編

講師：高田淑子，玄田英典，中村昭子，黒澤耕介
13:00 Ð 13:10

黒澤耕介（千葉工大）「勉強会の趣旨説明」

13:10 Ð 13:55

高田淑子（宮城教育大）「衝突流体計算の歴史」

14:10 Ð 14:55

玄田英典（東工大 ELSI）「衝突流体計算の計算手順」

15:10 Ð 15:55

中村昭子（神戸大）「物質強度・空隙モデルの解説」

16:10 Ð 16:55

黒澤耕介（千葉工大）「状態方程式の解説」

17:10 Ð 17:20

黒澤耕介（千葉工大）「iSALE について」

19:00 Ð 21:00

iSALE を用いた将来研究に関する討論会

2 月 6 日（木）実践編＆衝突実験見学

講師：黒澤耕介，千秋博紀，和田浩二（千葉工大）
10:00 Ð 12:00

iSALE 実践

13:30 Ð 14:45

千葉工大ラボツアー：衝突実験の見学

15:00 Ð 16:00

総合討論解散演内容ついて以下で簡単に紹介する．

3.1

座学編

次に，実際の iSALE コードの中身と計算の流れについて，東京工業大学の玄田英典氏にご講演いただいた．衝突流体計算の核となる基礎方程式のオイラー形

一日目は，天体衝突の各分野より講師をお招きし，式及びラグランジュ形式の解法の違いによる物理量や数値計算や衝突流体計算に必要となる基礎知識の習得

計算グリッドの取り扱いの違い，iSALE における人を目的とした講義が行われた．各講義の詳細に関して

工粘性取り扱い，弾性・塑性モデルの説明とその物質は，wiki ページに置かれている講演スライドを参考に強度モデルや降伏応力モデルへの取り込み方についてされたい．

ご説明いただいた．そして iSALE で行われている計最初に，衝突流体計算の歴史について宮城教育大学

算のフローチャートとオイラー法やラグランジュ法のの高田淑子氏にご講演いただいた．1950 年代に軍事組み込み方を解説し，iSALE コードを用いた計算の目的で開発された衝突コードの利用目的の多様化に伴流れを明確に整理していただいた．

う発展の過程，モデルにおける運動の表記法や物質モ神戸大学の中村昭子氏には，iSALE コードに組みデルの記述法の違い，そして現在使われている衝突流込まれている物質強度モデルと空隙モデルについてご

体計算の各種コードの系譜と特性についてご説明いた

講演いただいた．まず，物質強度や破壊が重要となるだいた．また，計算を行う上での注意点として，座標現象について紹介していただき，iSALE における物系の対称性や境界条件の取り扱いに由来する人工的な質強度モデルの導入と破壊のモデルについて解説して影響を評価することの重要性を提起した．

いただいた．また，iSALE で選択可能ないくつかの■2014遊星人Vol23-2.indd157

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図2：衝突銃の見学の様子．

図3：参加者の集合写真．

物質強度モデルについてそれぞれ紹介された．最後に計算コードのインストールと計算が走ることについては，数値計算と実験の関係についてご自身の経験を元の確認をしてもらう予定だったが，インストール作業にお話いただいた．

が上手く行かずに手間取っている方も多く見受けられ千葉工業大学の黒澤氏には，衝突計算における状態た．

方程式（EOS と略す）とその取り扱いの現状について実際に計算を行ってみた印象として，まず計算条件ご講演いただいた．とくに，iSALE 計算で使われての設定は比較的に簡単であった．描画ソフト（二種類いる状態方程式である Tillotson EOS と ANEOS の原

あるうちの VIMoD）は直感的な操作が可能で，数値計理及びそれぞれの長所・短所，そして各パラメータの算の初学者にも容易に理解できる．また，計算に用い求め方をご説明いただいた．そして実際に計算する上られる各パラメータは，計算コードのインストール時でどの EOS を使用すべきか，どこに注意すべきかににパッケージとして配布されるマニュアルに詳細な説ついて解説し，目的に合わせて EOS を選ぶことの重明があり，それを参照することで大抵の問題は解決で要性を喚起した．

きた．いくつかの数値計算を行った結果，初期のパッ最後には，iSALE コードの妥当性の確認として，一ケージに入っていない物質や条件を計算する際の各物

次元衝撃波管問題の解析解との比較による内部エネル質のパラメータ設定，そして境界条件の取り扱い等，ギーや衝撃波面の再現，そして，千葉工業大学で行わモデルの特性についての理解が条件設定や計算結果のれたポリカーボネートの衝突実験結果と iSALE を用解釈時に重要となることを実感した．

いた計算結果の比較に基づいたクレーター形状の再現

3.2.2. 衝突銃の見学会

テストの結果をお話しいただいた．また，翌日の実践

本勉強会のもう一つの目玉として，千葉工業大学の編に向けて，具体的なモデルの操作に関連したパラメラボツアーが二日目の午後に行われた．千葉工業大学ータの説明が行われた．にある二段式軽ガス銃は，日本でも最高速度である 8

3.2

実践編

3.2.1. iSALEの実行と計算結果の描画km/s の弾丸速度が到達可能である上に，世界最速の超高速度ビデオカメラによる撮像が可能である．さらに，衝突の様子は高速度カメラを通して，別室で観察

二日目は，まず黒澤氏による iSALE コードの使いすることができる．衝突実験をここで実際に行ってお方のデモンストレーションが行われ，計算で使用するられる黒澤氏によって，各装置の紹介・説明とともに，際の操作方法の説明がなされた．また，計算条件の設実際の衝突実験をデモンストレーションしていただい定方法やその合理性についても説明された．計算結果

た．参加者もこのような大型装置を初めて見る者が多の描画には同 iSALE グループで開発された描画ソフ

く，筆者を含めて，皆興味深く説明を受けていた．

ト（VIMoD）を用いて解説された．参加者は事前に本■2014遊星人Vol23-2.indd158

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「第一回iSALE勉強会」参加報告／常159[6] Miljkovic, K. et al., 2013, Science 342, 724.

4. おわりに[7] Kowitz, A. et al., 2013, EPSL 384, 17.

今回の勉強会には実験，理論の専門の枠を超え，23名の研究者が一同に集まって iSALE コードについて勉強し，その応用可能性について検討した．初日の討論会から最後の話し合いまで，活発な意見交換が行われた．実験，理論，観測分野の研究者が一合に会して，意見交換を行う交流を通して，本勉強会には共同研究の場としてのポテンシャルを感じた．筆者は本勉強会に参加して，iSALE コードの中身についての理解が格段に深まった．また，実験・分析結果の解釈として手軽に使える計算コードの有用性の大きさを感じた．
今後 iSALE コードの利用を通して衝突研究が活発化することに期待したい．
今回の勉強会は初回ということもあり，iSALE コードを活用する上では，さらなる知識と深い理解が必要だと感じた．最後に取ったアンケートでは，多くの参加者が次回の勉強会にも意欲的な姿勢を示していた．
次回の勉強会開催時には，有志による iSALE を使った研究結果の報告が期待されている．将来的には，海外の iSALE グループとの共同会議等を通して，国内外の衝突研究コミュニティが交流する機会が得られること楽しみにしている．

謝 辞
今回はこの記事を執筆する機会を黒澤さんからいただきました．ありがとうございました．また，本勉強会の開催に際してご尽力された千葉工業大学の皆様，誠にありがとうございました．ここにお礼申し上げます．

参考文献[1] 黒澤耕介ほか, 2014, 遊星人 (本号)[2] Amsden, A. et al., 1980, Los Alamos National
Laboratories Report LA-8095, 101.
[3] Melosh, H.J. et al., 1992, JGR 97, 14735.
[4] Ivanov, B.A. et al., 1997, International Journal ofImpact Engineering 20, 411.
[5] Collins, G.S. et al., 2004, MAPS 39, 217.

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