非球形粒子運動のモデリングと固気二相流数値シミュレーション

• Project/Area Number: 24760150
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Fluid engineering
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 武藤 昌也 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30466445)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2013: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2012: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 分散固気二相流 / 非球形効果 / 微粉炭粒子 / 数値シミュレーション

Research Abstract

本研究の目的は，非球形粒子に掛かる流体力を数値シミュレーションによって求め，その値の変化を粒子の形状係数に基づきモデル化し，粒子の運動方程式に組み込むことである．この目的に対して平成24年度は，単一の球形粒子および非球形粒子に対して気流内での非慣性系における直接数値シミュレーションを行い，各粒子周りの流れ場と流体力を解析した．その結果，球形粒子に対して非球形粒子は，流体力の不釣り合いにより回転が生じ，回転に伴い揚力が時間的に大きく変化することによって，進行方向が初期の方向から大きく変化することが明らかとなった．
この知見を得るために，平成24年度は非球形粒子（微粉炭）の表面形状計測およびそのデータを基にした数値シミュレーション用解析メッシュを作成した．また，（一財）電力中央研究所（研究代表者の前所属先）にて固気二相数値シミュレーションにおける精度向上を図った汎用流体解析ソフトウェアFrontFlow/redに対して，非慣性系における球形および非球形粒子の運動を直接的に解析できるよう，追加の開発を行った．

Research Products

• [Journal Article] 分散二相乱流混合層における流れ場の乱れ およびスカラ輸送に及ぼす代表粒子モデルの影響 (2013)
  • Author(s): 武藤昌也
  • Journal Title: 粉体工学会誌 Volume: 50 Pages: 646-655
  • NAID: 10031196475
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 気流中の単一非球形粒子の数値解析 (2013)
  • Author(s): 張イ，上杉太亮，武藤昌也，堀高太郎，渡邊裕章，牧野尚夫
  • Organizer: 第51回粉体に関する討論会
  • Place of Presentation: 松江テルサ（島根県松江市）
• [Presentation] Effect of parcel models on particles' dispersion and gas-particle two-phase interaction in a particleladen turbulent mixing layer (2012)
  • Author(s): Masaya Muto, Hiroaki Watanabe
  • Organizer: 12th Triennial International Conference on Liquid Atomization and Spray Systems
  • Place of Presentation: ハイデルベルグ大学（独国ハイデルベルグ市）
• [Presentation] 乱流混合層における相間のスカラ輸送に及ぼす代表粒子モデルの影響 (2012)
  • Author(s): 武藤昌也，上杉太亮，渡邊裕章，牧野尚夫
  • Organizer: 第50回粉体に関する討論会
  • Place of Presentation: 京都大学（京都府京都市）