極非平衡流れへの高次流体力学方程式の応用に関する研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09651008
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 曽我 丈夫 名古屋大学, 工学部, 教授 (00023284)
• Keywords: 高次流体力学方程式 / モーメント方程式 / 非平衡流れ / 希薄気体流れ / 滑り境界条件

Research Abstract

(1)平面衝撃波の解析を定常問題として取り扱ったときに、その解を求めることが出来なかった、4次及び5次の全てを含むモーメント方程式を非定常方程式の形で解析し解を求めることが出来た。衝撃波管問題に応用して、圧力比が大きくない場合(p_4/p_1【less than or equal】6)は衝撃波、接触面、膨張波の全領域で滑らかな解が求められた。本解析で得られた各領域における非平衡現象を表すモーメント量をバーネット、スーパーバーネット各方程式のそれらと比較することでこれらの方程式の評価をすることが可能になった。発生する衝撃波が強くなるに従って方程式の解析に人工粘性項の導入が必要であった。得られた衝撃波の構造をモンテカルロ法の結果と比較すると、超音速部分の圧力分布等にかなりの差異が見られ、衝撃波の強さによって更にモーメント方程式を増やす必要があることが分かった。更に強い衝撃波に対しては著しく小さいクーラン数が必要であった。近似の程度との関係は今後の検討課題である。
(2)境界条件を非線形の場合にまで拡張し、気液界面の熱的非平衡によって生じる蒸発流が作る非定常、非線形の流れ場の解析を行った。液体ヘリウムに界面からの非定常な蒸発流の実験結果との比較を行った。両者の結果は充分十分良好な一致を見た。本解析で、蒸発速度が大きい場合にはやはり数値的振動が問題となり、CFDの面からの検討が必要である。
(3)モーメント方程式の打ち切り法については2つの方法を検討したが、最高次のモーメント中の更に高次のメーメント量について、緩和方程式を用いる方法が単純な打ち切り法よりも合理的な解を与えることが分かった。緩和方程式を何個利用するのが良いかは更に計算例を増やして検討する必要がある。

Research Products

• [Publications] T,Soga,Y.Iwayama,B-G.Kim,N.Hirose,and M.Yasuhara: "Direct Monte Carlo Simulation of Shock-wave/Boundary-layer Interaction"Rarefied Gas Dynamics,edited by R.Brun et al.,(CEPADUES-Editions,France,1999). Vol.2. 553-560 (1999)
• [Publications] T,Soga,T.Gamahara,K,Ooue: "Application of the Moment Equations to the Shock-Tube Problem"The 21th International Symposium of RGD. (will be presented).