2019 Fiscal Year Annual Research Report
Theoretical elucidation for spatiotemporal structures of turbulent particle transports and landform patterns in solid-gas multiphase flow
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17K14353
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
新屋 啓文 新潟大学, 研究推進機構, 特任助教 (80794982)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 固気混相流 / 傾斜地形 / スプラッシュ過程 / 埋め込み境界法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では，固気混相流において複雑な時空間構造を示す飛砂・飛雪現象と砂床・雪面上に周期的または典型的な構造を形成する地形現象に対し，物理学に基づく計算手法の導入および数理科学に基づく理論解析手法の適用を行うことで，風による粒子輸送の平衡・非平衡特性と地形のパターン形成を関連付け両者の普遍的法則及び機構の解明を３年計画で開始した．
最終年度では，これまでに開発した次世代型吹雪モデル”Large-eddy simulation coupled with Lagrangian snow transport model”を用いて，地形形状が輸送に及ぼす影響を明らかにするため，傾斜地表面上の粒子輸送特性について調べた．具体的には，風の流れ場は傾斜角の影響を受けないが，個々の粒子に作用する重力方向は傾斜角に依存する計算手法を適用した．その結果，下り坂（傾斜角-2, -4,..., -10°）での粒子輸送速度は，傾斜角0°の平坦地形での粒子輸送速度と比較して，増加傾向を示した．一方，上り坂（傾斜角2, 4,..., 10°）での粒子輸送速度は，減少傾向となった．ある粒子の跳躍軌道を考えたとき，下り坂における跳躍粒子は浅く地表面へ入射するが，これとは対称的に上り坂における跳躍粒子は深く地表面とぶつかる．このような地表面への粒子の衝突角の変化がスプラッシュ過程の違いとなり，粒子輸送の傾斜角依存性をもたらしたと考えられる．ただし，その詳細については今後さらなる解析を行う予定である．他方で，埋め込み境界法（Immersed boundary method）を用いて，地表面形状の変化が風の流れ場に反映される手法の導入を試みたが，固体境界面のリアルタイム更新に課題が出てしまい，実用的な導入手法を検討する必要がある．
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Research Products
(9 results)
