| Project/Area Number |
17K18836
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Research Field |
Fluid engineering, Thermal engineering, and related fields
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
Nakanishi Tameo 山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (10235799)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2019)
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| Budget Amount *help |
¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2018: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | Multiphase Flow / Interface Capturing / Algebraic VOF Method / Heaviside Function / Volume of Fluid / Interface Tracking / Dam-break Problem / 流体工学 / シミュレーション工学 |
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| Outline of Final Research Achievements |
In an algebraic VOF method, volume integration of the indicator function is conducted to determine the interface location and the volume fluxes across the cell surfaces. Finding an analytically integrable indicator function is crucial to developing an effective and accurate algebraic VOF method. We developed an algebraic VOF method using a multidimensional Heaviside function connected by a single parametric variable. The volume integration of the Heaviside function is carried out analytically. The new method retains all the advantages of the geometric VOF method but excludes geometric reconstructions of the interface, appealing in computational efficiency, accuracy, and algorithmic simplicity. Numerical results provide evidence for the method's improved solution quality.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
40年前にVOF法が提案されてから、多くの研究者によって改良され、気液二相流のコア解析技術としての地位を得ている。VOF法は幾何学型と代数型に分類され、前者は格子セル内の界面位置を定めるために、幾何学的再構築が必要である。後者は滑らかな指標関数を使用し、その体積分を計算する必要がある。
本研究は媒介変数を介しての多次元ヘビサイド関数を指標関数に選定し、その体積分を解析的に計算する方法を確立し、VOF法の最大のネックとなっていた問題を解決した。新しい方法は既存の方法より優れ、アルゴリズムが極めて簡単で、界面の劣化が発生しない。気液二相流の数値解析技術を著しく進歩させることができる。
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