大気汚染粒子の非定常空気力学特性と流れに関する基礎研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650178
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 木田 輝彦 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80081222)
• Keywords: 大気汚染粒子 / 非定常流れ / 空力特性 / 低レイノルズ数流れ / 渦法 / 特異摂動法

Research Abstract

大気汚染粒子の浮遊分散過程を解明することを目的として,本年度は以下の問題に取り組んだ.
1.渦法による三次元流れ場の計算
ナビエ・ストークス方程式から渦度に関する積分方程式を導出し,その方程式に基礎を置く渦法を提案した.この渦法の妥当生と渦度場の時間発展における発散性を調べるために,楕円形状の渦輪に関して前年度に構築したPCクラスターを用いて数値計算した.ここでは,時間発展する渦輪全体の長さに関して規格化すると,動粘度が時間変化することに対応すること,またある有限時間で渦度場は急激に発散する傾向を持つことを明らかにした.
2.低レイノルズ数流れの解析
まず,(1)急発進と急回転する二次元円柱まわりの流れを解析し,時間無限における定常解への収束性について検討した.この結果,時間に関して-3/2のべき乗で定常解に収束することを明らかにした.(2)次に,海外共同研究者(Dr.Sellier)と共同研究している,一様せん断流れ中の定常低レイノルズ数流れの特異摂動解析は,論文として纏め,現在投稿中である.(3)二次元円柱が急発進と共に急回転するときの揚力係数に関する初期時間tの漸近挙動に関して解析した.その結果,極低レイノルズ数ではtの-1/2乗の特異性を示すが,レイノルズ数が1のオーダでは定数,レイノルズ数が1より非常に大きくなるとtの1/2乗になることを明らかにし,その結果を纏め現在投稿中である.(4)さらに,渦法を用いて(3)の問題を数値計算し,理論結果を確認し,第15回数値流体力学シンポジュウムで発表した.

Research Products

• [Publications] 植田芳昭: "急発進・急回転する円柱まわりの低レイノルズ数流れの漸近解析"日本機械学会論文集B編. 67・653. 1626-1630 (2001)
• [Publications] T.Kida: "Transient flow around a vortex ring by a vortex method"Proc. 2^<nd> Int. Cof. on Vortex Methods. 87-92 (2001)
• [Publications] 植田芳昭: "渦法を用いた急回転・急発進直後の円柱に作用する揚力特性に関する検討"第15回数値流体シンポジュウム. B01・3. (2001)
• [Publications] 野田健生: "ハイブリッド渦法を用いた急発進二次元角柱まわりの流れ解析(リメッシュ法との併用)"第15回数値流体シンポジュウム. B01・1. (2001)
• [Publications] 植田芳昭: "急回転・急発進直後における円柱まわりの二次元非定常流れの漸近解析"日本機械学会関西支部、第76期定時総会講演会. 014・1. 10-51-10-52 (2001)
• [Publications] 木田輝彦: "非定常低レイノルズ数流れについて"日本機械学会関西支部、第76期定時総会講演会. 014・1. 3-27-3-28 (2001)