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可変空間分解能型マルチスケール混相流統合解析技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15360095
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 流体工学
研究機関神戸大学

研究代表者

冨山 明男  神戸大学, 工学部, 教授 (30211402)

研究分担者 細川 茂雄  神戸大学, 自然科学研究科, 助教授 (10252793)
研究期間 (年度) 2003 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
15,300千円 (直接経費: 15,300千円)
2005年度: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2004年度: 3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2003年度: 8,500千円 (直接経費: 8,500千円)
キーワード界面追跡法 / 粒子追跡法 / 平均化手法 / ハイブリッド化 / 混相流 / マルチスケール / 相関式
研究概要

混相流を含む工業機器の設計・開発支援のために,様々な時間・空間スケールの現象が内在する混相流の数値予測が不可欠である.しかし,既存計算手法は各々扱える空間スケールが異なり,複数のスケールが共存する混相流を合理的に取り扱える計算方法はない.本研究では,既存計算手法をハイブリッド結合し連続体のスケールの範囲内で多種多様な混相流を扱える統合計算手法の開発を目的とした.本年度は,前年度までに高度化された多流体モデル,粒子追跡法,界面追跡法の3種の計算手法をハイブリッド結合し,統合計算手法を完成した.本計算手法は,(a)多流体モデル,粒子追跡法,界面追跡法の機能を内包するため,単一機能を選択すれば各機能が扱える現象を従来通り予測可能,(b)任意の2種の計算手法を組合せた3種のハイブリッド計算を実施可能,(c)3種の計算手法の組合せにより任意の粒子径-計算セルサイズ比の粒子や大規模な界面構造が混在するマルチスケール混相流を計算可能という特徴を有している.本手法の計算能力検証のため,3種の計算機能を全て用いて正方形ダクト内気泡流の計算を行い,(1)統合計算手法は従来手法では計算困難であった非均質気泡流を扱えること,(2)大規模な界面構造や微小気泡が混在する流れを計算できることを示した.また,自由表面を有する矩形容器内非均質気泡プルームを対象として実験と計算結果を比較し,(3)セルサイズ程度の小気泡が疎に分散する流れの平均量を短時間で求めるには多流体モデルが適している,(4)小気泡と大気泡が混在する疎な気泡流れ場の計算には粒子追跡法が適している,(5)対象とする流れ場に応じて最適な計算手法を選択することにより良好な予測結果を得られることを確認した.以上のように、本研究では混相流が内包する様々な空間スケールの現象と計算者のニーズの多様性に柔軟に対応できる統合計算技術を構築し,その有用性を確認した.

報告書

(4件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2006 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (20件) 文献書誌 (6件)

  • [雑誌論文] Modeling and Hybrid Simulation of Bubbly Flow2006

    • 著者名/発表者名
      Akio Tomiyama
    • 雑誌名

      Multiphase Science and Technology 18-1

      ページ: 73-110

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 分散性気液・液液系混相流のハイブリッド統合計算手法2006

    • 著者名/発表者名
      迫田健一
    • 雑誌名

      混相流 掲載決定(未定)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Modeling and Hybrid Simulation of Bubbly Flow2006

    • 著者名/発表者名
      Akio Tomiyama, Kenichi Sakoda, Kosuke Hayashi, Akira Sou, Naoki Shimada, Shigeo Hosokawa
    • 雑誌名

      Multiphase Science and Technology 18-1

      ページ: 73-110

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A Hybrid Method for Predicting Dispersed Gas-Liquid and Liquid-Liquid Multi-Phase Flows2006

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Sakoda, Akira Sou, Akio Timiyama
    • 雑誌名

      Progress in Multiphase Flow Research 1

      ページ: 163-170

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 分散性混相流のマルチスケール統合解析手法(界面追跡法とマルチスケール気泡追跡法の統合)2005

    • 著者名/発表者名
      迫田健一
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(B編) 71-712

      ページ: 2884-2891

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 液体密度の温度・圧力依存性を考慮した気液二相流の数値解法2005

    • 著者名/発表者名
      島田直樹
    • 雑誌名

      化学工学論文集 31(1)

      ページ: 15-24

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Numerical Simulation of Liquid Jet Deformation Based on Hybrid Combination of Interface Tracking and Bubble Tracking Methods2005

    • 著者名/発表者名
      Akira Sou
    • 雑誌名

      Multiphase Science and Technology 17-1

      ページ: 23-41

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Hybrid Simulation of Bubbly Flow2005

    • 著者名/発表者名
      Akio Tomiyama
    • 雑誌名

      Proc. 5th Int.Symp.on Multiphase Flow,Xi'an(Keynote Lecture) CD-ROM

      ページ: 1-14

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A Hybrid Method for the Prediction of Dispersed Multi-Phase Flows (Integration of Interface Tracking and Fluid-Particle Tracking Methods)2005

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Sakoda, Akio Timiyama, Akira Sou
    • 雑誌名

      Trans.JSME, Ser.B 1-712

      ページ: 2884-2891

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Sensitivity Analysis of Closure Relations for Numerical Prediction of Bubbly Flow in a Bubble Column2005

    • 著者名/発表者名
      Naoki Shimada, Akio Tomiyama, Iztok Zun, Hiroyuki Asano
    • 雑誌名

      Journal of the Society of Chemical Engineers Japan 31-1

      ページ: 15-24

    • NAID

      10013411668

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Numerical Simulation of Liquid Jet Deformation Based on Hybrid Combination of Interface Tracking and Bubble Tracking Methods2005

    • 著者名/発表者名
      Akira Sou, Akio Tomiyama
    • 雑誌名

      Multiphase Science and Technology 17-1

      ページ: 23-41

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Hybrid Simulation of Bubbly Flow2005

    • 著者名/発表者名
      Akio Tomiyama
    • 雑誌名

      Proc.5th Int.Symp.on Multiphase Flow, Xi'an (Keynote Lecture) (CD-ROM)

      ページ: 1-14

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 流体密度の温度・圧力依存性を考慮した気液二相流の数値解法2005

    • 著者名/発表者名
      島田直樹
    • 雑誌名

      化学工学論文集 31(1)

      ページ: 15-24

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Hybrid Simulation of Bubbly Flow2005

    • 著者名/発表者名
      Akio Tomiyama
    • 雑誌名

      Proc.5th Int.Symp.on Multiphase Flow, Xi'an, Keynote Lecture

      ページ: 1-14

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Modeling and Hybrid Simulation of Bubbly Flow2005

    • 著者名/発表者名
      Akio Tomiyama
    • 雑誌名

      Multiphase Science and Technology (掲載決定)(未定)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 三次元One-Way気泡追跡法に基づく未発達気泡・スラグ流の予測(第1報).2005

    • 著者名/発表者名
      玉井 秀定
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集B編 70・692

      ページ: 880-887

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 流体密度の温度・圧力依存性を考慮した気液二相流の数値解法2005

    • 著者名/発表者名
      島田 直樹
    • 雑誌名

      化学工学論文集 31・1

      ページ: 15-24

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Drag, Lift and Virtual Mass Forces acting on a Bubble2004

    • 著者名/発表者名
      Akio Tomiyama
    • 雑誌名

      Proc.3rd Int.Symp.on Two-Phase Flow Modeling and Experimentation (Plenary Lecture) (CD-ROM)

      ページ: 1-10

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 界面を含む流れの体積追跡法2004

    • 著者名/発表者名
      宋 明良
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集B編 70・698

      ページ: 2538-2544

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] A Simple Method for Evaluating Fluctuating Bubble Velocity and its Application to a Hybrid Bubble Tracking Method2004

    • 著者名/発表者名
      Akio Tomiyama
    • 雑誌名

      Proc.3rd Int.Symp.on Two-Phase Flow Modeling and Experimentation (CD-ROM)

      ページ: 1-7

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] Akio Tomiyama: "Two-Way Bubble Tracking Simulation of Void Wave Generation in a Bubbly Pipe Flow"Computational Fluid Dynamics Journal. 12・3. 482-190 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 島田 直樹: "気泡塔内気泡流数値予測に必要となる相関式の感度解析"化学工学論文集. 29・6. 778-786 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 細川 茂雄: "壁面近傍を上昇する単一非球形気泡に働く横方向力"日本機械学会論文集. 69・686. 2214-2220 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Akio Tomiyama: "Application of Number Density Transport Equation for the Recovery of Consistency in Multi-Fluid Model"Proc.4^<th> ASME-JSME Joint Fluid Engineering Conference. FEDSM'03 No.45168. 1-7 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Akira Sou: "Numerical Simulation of Liquid Jet Deformation based on Hybrid Combination of Interface Tracking and Bubble Tracking Methods"Multiphase Science and Technology. (掲載決定). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Shigeo Hosokawa: "Turbulence modification in gas-liquid and solid-liquid dispersed two-phase pipe flows"Proc.Turbulence and Shear Flow Phenomena-2003 (TSFP-3). Vol.1. 191-196 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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