固気混相自由乱流の直接数値計算と得られたラグラジアン値による乱流拡散モデルの研究

Research Project

Project/Area Number	05240217
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
Allocation Type	Single-year Grants
Research Institution	Kyushu Institute of Technology
Principal Investigator	湯晋一九州工業大学, 工学部, 教授 (30026215)
Project Period (FY)	1993
Project Status	Completed (Fiscal Year 1993)
Budget Amount *help	¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000) Fiscal Year 1993: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Keywords	乱流 / 固気混相流 / 自由噴流 / 直接数値計算 / 差分法 / Navier-Stokes式 / オイラリアン乱流特性 / ラグラジアン乱流特性
Research Abstract	以下に研究業績を箇条書きで示す。 1.周期境界条件といった簡単な境界条件では表せない複雑な境界条件を持つ自由噴流のような実際の乱流を本研究の直接数値計算によってかなり高い精度で表すことができることを示した点。また、本計算スキームは高次の風上差分法を採用するが、誤差項から発生する人工粘性効果がアライジング誤差におよぼす影響(人工粘性はアライジング誤差を減衰させるとも考えられる)を定性的にではあるが明らかにした点。これらの点がはっきりすれば、差分法を用いて複雑な実際の流れの直接数値計算が可能になり、この分野での各種流れの解明を可能にする。 2.Navier-Stokes式とラグラジアン運動方程式を連立で直接数値計算することにより、気流が粒子に与える影響はもとより、粒子の存在が気流に与える影響も考慮した固気混相噴流の乱流場をシミュレート出来た点。固気混相流において最も重要なのは気流の乱流であるが、従来の研究ではこの気流の乱流をあまりにも単純化し過ぎているか、あるいは実験からの情報に過度に頼り過ぎているかのいずれかであり、計算によって乱流構造を明らかにし現象を予測するという点からはまだ遠く隔たっていた。本直接数値計算が気流と粒子の乱流をほぼ表現するが出来たので、固気混相乱流解明への大きな手段を与えたことになるだろう。 3.直接数値計算によって固気混相自由噴流中のラグラジアン乱流特性値もえることが出来た。そしてオイラリアン乱流特性値と比較することによって不均質乱流中のラグラジアン乱流特性値とオイラリアン乱流特性値の関係をえる手掛かりをえることが出来た点。