テグランジュラージエディーシミュレーションの開発と応用に関する研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650157
• 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): 祝 宝山 横浜国立大学, 工学部, 助手 (20323933) ; 松本 裕昭 横浜国立大学, 工学部, 助教授 (10251753)
• Keywords: 数値流体力学 / ラグランジュ解析 / ラージエディーシミュレーション / 渦法

Research Abstract

平成12年度には、これまでに本研究担当者等によって独自に確立された、計算格子を必要としないラグランジュ的な非定常非圧縮流れ解析技法(渦法)に、乱流の微細な特性を取り入れた渦要素モデルを導入し、工学的に必要とされる精度内で効率良く乱流を伴う流れの解析が可能となる、ラグランジュ型ラージエディーシミュレーションを新たに提案することを目的として、以下の研究を推進した。
1.Navier-Stokes方程式を用いた差分的な乱流解析に最も多く用いられているスマゴリンスキーモデルを、ラグランジュ型に改良し、これまでに開発した三次元渦要素を用いた流れ解析プログラムに組み込む作業を完了した。
2.円柱周りの出発流れの解析を実施し、既存の実験データと詳細な比較を行い、モデルの有効性、改良点等を考察し、モデルの最適化のために重要な要素を分析調査した。その結果、壁乱流においては、渦度の移流と粘性拡散の取り扱いの精度を向上することが大切であり、これらの適切なモデル化がラグランジュラージエディーシミュレーションの核をなすことが明らかとなった。
3.流体機械翼列解析の基本的な例として風車を取り上げ、レイノルズ数が10^5程度の大きさの回転翼周りの非定常流れを解析した結果、実験で得られている風車特性と比較的良く一致する計算結果が得られたことから、基本渦要素モデルの有効性が確認された。