複雑なターボ機械内部流れ場に適する非定常非圧縮数値シミュレータの開発

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650164
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 申 炳録 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (30235767)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井小萩 利明 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (90091652)
• Keywords: 数値解析 / 非圧縮性流れ / 非定常流れ / 有限体積法 / ターボ機械 / マルチ・ブロック法

Research Abstract

本研究は,ターボ機械内部流れのような複雑形状乱流場の計算において,全体の流れ場を簡単な流れ場にモデル化し解析するのではなく,流れ場全領域を解いて複雑流れ場構成要素の干渉による非定常流を正しく捕らえることのできる新しい非圧縮ナビエ・ストークスシミュレータを開発するため,平成11年度から12年度の2年間で実施された研究である.即ち,単純領域計算では得られ難い翼列の動・静翼列干渉の全貌,またはターボ機械の損失・効率が正しく評価できる計算手法を確立することである.
平成12年度には,前年度の研究成果に基づき,幾何学的に複雑な流れ場の非定常計算のための有限体積非圧縮数値シミュレータを開発した.このシミュレータは,マルチ・ブロック格子を用いるため,格子の接続境界での情報授受が比較的容易でかつ境界条件として楕円形の性質が少ない擬似圧縮性法で構築されている.Runge-Kutta法とTVD-MUSCL法及び乱流のLES法が組み込まれている本シミュレータは,まずHydroturbineの翼間流れ場で検証され,静・動翼が共存する渦巻ケーシングの複雑流れ場に適用された.本計算結果は実験値と良い比較を示し,流れ場全領域を近似せず計算することにより,実験あるいは単純領域計算では得られ難い翼列の動・静翼列干渉の全貌を明らかにした.また,非定常計算で得られた結果を効率よく把握し理解するため,CGによる動画作成プログラムを構築した.

Research Products

• [Publications] 大平洋樹,申炳録,井小萩利明: "気之色崩壊および液滴衝突による材料変形挙動の数値的研究"ターボ機械協会誌. 28・2. 37-46 (2000)
• [Publications] B.R.Shin and T.Ikohagi: "Numerical Analysis of Cavitating Flow through a 2-D Decelerating Cascade"Proc.1st Int.Conf.CFD. 1. 1-6 (2000)
• [Publications] B.R.Shin: "LES Analysis of Secondary Flows in Curved Ducts"The Reports of IFS,Tohoku University. 12. 57-70 (2000)
• [Publications] B.R.Shin: "Numerical Simulation for the Turbulent Flow through Hydroturbine Components Using Finite-Volume Method"Proc.ECCOMAS 2000. F4M6.6. 1-11 (2000)
• [Publications] 申炳録,井小萩利明 外3名: "翼列翼形まわりの二次元非定常キャビテーション流れの数値解析"日本機械学会流体工学部門講演論文集. 1. 1-4 (2000)
• [Publications] B.R.Shin: "Numerical Simulation for the Turbulent Flow through Hydroturbine Components"第14回数値流体力学シンポジウム講演論文集. D05-4. 1-7 (2000)