移動境界非圧縮流れに対するラグランジュ直接解法の適用と検証に関する研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07455083
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 亀本 喬司 横浜国立大学, 工学部, 教授 (30018022)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 横井 嘉文 横浜国立大学, 工学部, 助手 (10242380) ; 松本 裕昭 横浜国立大学, 工学部, 助教授 (10251753)
• Keywords: 移動境界 / ラグランジュ直接法 / 渦法 / 流体関連振動 / 振動円柱 / 振動角柱 / 振動物体曵航水槽

Research Abstract

本研究では、汎用性の高いEWS対応の移動境界非圧縮流れの計算法の開発を目標として、これまでに発展させたラグランジュ直接法としての高精度渦法を移動境界を伴う流れ解析に拡張し、典型的な移動境界問題である振動物体回りの剥離流れに適用して、同一条件の系統的な水槽実験結果および公表されている実験データと詳細に比較してその有効性を検証することを目的としている。本年度の研究実績として以下の結果が得られた。
1.ラグランジュ直接法において、任意に移動する物体(境界)に対する境界移動速度条件を検討し、高精度渦法に組み込んだ計算コードを開発した。その手法の有効性を検証するため、一様流中で流れと平行および垂直に振動する円柱並びに角柱まわりの流れの数値シミュレーションを行った。得られた結果を既に公表されている実験データと比較したところ抗力の時間平均値、並びに揚力のRMS値等において良く一致することが確認された他、物体の振動数と物体から放出されるカルマン渦列の周波数が一致するロックイン現象も捕らえることができ、実験事実を極めて良く再現することが検証された。
2.数値計算コードの最適化並びに流体関連振動問題における様々な現象の解明を目的とした振動物体曵航水槽装置を新たに設計し、完成した。次年度以降、この水槽により、様々な条件の実験を行い、現象の解明並びに計算コードの最適化を行う予定である。