実船スケール・レイノルズ数に対応した船体周囲粘性流場計算法の開発

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650903
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 田原 裕介 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (10264805)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 姫野 洋司 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50081394)
• Keywords: 実船スケール・レイノルズ数 / 計算流体力学 / 壁近傍乱流モデル

Research Abstract

本研究の目的は,これまでに研究代表者らが開発してきたRANS法を改良・拡張し,実船スケール・レイノルズ数における船体周囲粘性流場の計算法を開発することである.本研究の特徴は,計算格子生成法・計算アルゴリズムの拡張だけでなく,実船スケール・レイノルズ数に適した壁面境界条件や表面粗度影響の考慮,さらに乱流モデルの検討・改良も行うことにある.本年度(平成12年度)は研究初年度であり,壁近傍流場モデル・乱流モデルの理論的検討および計算コードの整備に重点を置いた.具体的には,田原が計算コードの整備を,また田原・姫野が共同で乱流モデルの理論的検討と壁近傍流場モデルの検討を,さらに姫野が粘性摩擦抵抗式の理論的検討を行った.
検討の結果,実船スケール・レイノルズ数において安定に数値計算を行うためには,特に物体近傍で直交性に優れた計算格子を生成し,さらに境界層内の格子密度を適切に確保することが重要であることが明らかとなった.そのために,従来用いてきたポアソン方程式型格子生成法に改良制御関数を適用し,さらに格子再配置関数を併用する方法が有効であることが分かり,それらの機能を搭載した格子生成法の準備を完了した.一方乱流モデルにはk-εモデルを採用し,また圧力勾配影響を考慮した壁関数を採用することにより,高レイノルズ数においても妥当な境界層・伴流場が計算できることを確認した.数値計算結果の詳細な評価と,従来の粘性摩擦抵抗式の理論的検討のまとめは次年度に行う予定であり,本年度の所期の目標はほぼ達成できたと考えられる.