2005 Fiscal Year Annual Research Report
気泡せん断流れの数値モデリングと実河川スケールにおける高効率エアレーションの評価
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17760406
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
山上 路生 京都大学, 工学研究科, 助手 (80362458)
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| Keywords | 気泡 / 気液混相現象 / 混相モデル / 溶存酸素 / 曝気効率 / 乱流拡散 / 数値計算 / 画像計測 |
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| Research Abstract |
エアレーションのような多数の気泡群を含む流れを数値計算する場合,一般的な差分解法では計算グリッドの制約があるためモデリングには様々な工夫が必要となる.既往研究でもVOFやMARSといった界面計算手法が開発されて多くの応用例があるが,複雑な移動境界場においてはその精度に疑問が残る.そこで本研究では今年度にグリッドレス渦要素モデル(DVM)をベースにした数値モデルを開発した.第1ステップとして,気泡を含まない水流だけの単相流れを対象に非定常乱流計算を行い,時間平均流速分布,乱れ統計量の分布および組織乱流構造等について,既存の実験データや他の数値計算データと比較して本モデルの精度検証を行った.第2ステップでは,上述のDVMモデルを基に本研究のメインテーマである気液混相場の数値モデリングを行った.個々の気泡をラグランジェ的に追跡し,それぞれの気液境界を複数のパネルに分割し,パネル上の境界条件を満たすように固定渦要素を配置した.これによって気泡の変形作用も簡単に計算でき,グリッドレスのメリットが最大限に発揮された.次年度ではさらに気-液および固-液境界部における粘性効果を増大させるモデル関数を,放出渦要素の渦径をフィルタリングするLESモデルに組み込んで,気泡周辺流れの微視的な高精度計算を可能にする.また数値計算をスムースに遂行するために,並列制御ソフトウェアとPCクラスタを購入して並列計算システムを整備する.
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