1990 Fiscal Year Annual Research Report
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01550183
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
清水 昭比古 九州大学, 総合理工学研究科, 助教授 (20128036)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鳥居 修一 鹿児島大学, 工学部, 助手 (30180201)
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| Keywords | 粒子 / 乱流 / 数値解析 / ラグランジ法 / ストカスティックモデル / 固気二相流 / 粒子間衝突 / 不規則反発 |
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| Research Abstract |
本研究では、粒子状物質を含む乱流の数値解析法として、何らかの乱流モデルで記述される連続相中を運動する粒子群を、ラグランジ的旦つ確率的に追跡する方法を採用している。研究の前段では、乱流モデルとしてKーεモデルと代数的レイノルズ応力モデルを採用し、モデル中のレイノルズ応力の各垂直成分の保存式に、平均速度差に基く新たな付加生成項を加えて、粒子の添加により乱流構造が変化する効果を記述する方法を開発した。これにより固気混相自由噴流や円形衝突噴流の乱流構造を再現することに成功した。後半では、粒子群が輸送管や伝熱管内を流れる際に重要となる壁ー粒子・粒子ー粒子間の衝突の効果を計算の中に組込む手法を開発し、作製した計算コ-ドを曲円管内固気混相流に適用してその妥当性を検証した。後段では次のような知見が得られた。
1)ロ-ディング比が2程度の比較的希薄な固気二相流でもミリオ-ダ-の比較的粗大な粒大に対しては粒子間衝突の効果が顕著である。
2)粒子と壁との衝突に際しては、粒子の線運動量と角運動量の双方を考慮した運動解析が有効旦つ不可欠である。さらに、粒子が壁と不規則に反発する効果を考慮しないと現実的な運動の解析はできない。
3)曲円管内流で、微細な粒子では熱伝達が向上するが粗大粒子では伝熱促進効果が見られないという現象があるが、これは粗大粒子は前記の不規則反発のため壁近傍に滞留する時間が短いのに対して、微細な粒子は長時間壁近傍に滞留したのち主流に戻るという運動を繰返すためである。
4)粗大粒子が管内を流れる場合、少なくとも管路が直線的ではなく粒子が頻繁に固体壁と衝突するような状況ではオイラ-法は無力化する。微細な粒子に対してはオイラ-法が適用される余地はあるが、壁と粒子の相互作用は依然としてラグランジ法によって記述する必要があるので、結局ほとんどの場合にラグランジ法がオイラ-法に勝る。
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Research Products
(5 results)
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[Publications] 清水 昭比古: "ストカスティックモデルを用いた固気混相自由噴流の数値解析" 九州大学総合理工学研究科報告. 12. 23-30 (1990)
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[Publications] 清水 昭比古: "固気混相衝突噴流による伝熱面のエロ-ジョン" 九州大学総合理工学研究科報告. 12. 31-38 (1990)
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[Publications] 鳥居 修一: "Laminarization of Strongly Heated Gas Flows in a Circular Tube (Numericel Analysis by Means of a Modified Kーε Model)" JSME International Journal. Ser.II,Vol.33. 538-547 (1990)
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[Publications] 清水 昭比古: "Laminarization of Strongly Heated Gas Flows in a Concentric Annular Tube" Proceedings of 3rd ASMEーJAME Thermal Engineering Joint Conference. (1991)
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[Publications] 横峯 健彦: "Stochastic Simulation of GasーSolid Suspension Flows by Means of Reynolds Reynolds Stress Turbulence Model" Proceeding of 3rd ASMEーJSME Thermal Engineering Joint Conference. (1991)
