1997 Fiscal Year Annual Research Report
新しい混相乱流モデルに基づく火砕流の数値計算手法の開発と流動構造の解析
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09750589
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
二瓶 泰雄 東京工業大学, 大学院・情報理工学研究科, 助手 (60262268)
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| Keywords | GALモデル / LES / 火砕流 / 混相乱流 / 大規模環境流体 / 数値シミュレーション / 高濃度流動層 / 粒子間力 |
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| Research Abstract |
研究代表者は、最近火砕流のような「大規模・高粒子濃度」混相乱流場へも適用可能な新しい混相乱流モデル(GAL-LES model)を開発・応用している。このGAL-LESモデルを火砕流へ適用し得る数値モデルヘ発展させ、その数値解析に基づいて火砕流内部の流動構造を解明することを目的として研究を遂行・発展させている。今年度においては、まず、GALモデルの移流拡散計算に対する適用性について検討を行い、GALモデルが高精度で高安定性を有する数値モデルであることを示すとともに、移動境界追跡シミュレーションモデルとしても有効であることが検証された。さらに、このGAL-LESモデルを基本的な二相乱流場である気泡プルームに適用したところ、GAL-LESモデルは既存の実験で観察されているような気泡分布の空間変化パターンや気泡混入量の違いに伴う乱流構造の変化を良好に再現することに成功したことから、GAL-LESモデルの有効性や応用性が検証された。
また、混相乱流現象の素過程を理解するために、低濃度混相乱流場の一つである固液二相噴流場を、高濃度混相乱流場の一例として高濃度流動層に関して、それぞれ室内実験を実施し、乱流構造特性について検討した。火砕流の内部構造は、低濃度の上層と高濃度の下層から構成されていることから、これらの実験結果から得られる知見は火砕流内部の乱流構造の基礎的な要素として準用可能である。高濃度混相流場に関しては、従来まで全く行われていない非定常流作用下において実験を行い、ビデオ画像解析を通じて、流動層特有の乱流構造が時間的に変化する様子を捉えることに成功した。
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[Publications] 二瓶泰雄・灘岡和夫: "移流シミュレーションに対するGALモデルの高精度化とその適用性" 土木学会論文集. II-41. 137-149 (1997)
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[Publications] 二瓶泰雄・灘岡和夫・中村則保: "粒子濃度が鉛直二次元固液二相噴流の乱流特性に及ぼす効果" 土木学会水工学・論文集. 42(掲載決定). (1998)
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[Publications] 二瓶泰雄・灘岡和夫: "GAL-LESモデルに基づく分散性二相乱流に関する数値解析" 日本機械学会論文集B編. 66巻619号(掲載決定). (1998)
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[Publications] 二瓶泰雄・灘岡和夫・西川麗: "GAL-LESモデルをベースとした移動境界追跡型混相乱流計算手法の開発" 土木学会海岸工学論文集. 45巻(発表予定). (1998)
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[Publications] 灘岡和夫・二瓶泰雄・・中村則保: "非定常流動での高濃度流動層における乱流構造特性" 土木学会海岸工学論文集. 45巻(発表予定). (1998)
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[Publications] Yasuo NIHEI, Kazuo NADAOKA: "Improvement of GAL model for convective transport simulation" International Conference on Muluphase Flow'98. (In press). (1998)
