2008 Fiscal Year Annual Research Report
ターボ機械におけるマルチスケール流れの統合数値解法に関する研究
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19760107
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
山田 和豊 Iwate University, 工学部, 助教 (00344622)
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| Keywords | ターボ機械 / マルチスケール / 数値流体力学 / 流体工学 |
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| Research Abstract |
ターボ機械内では様々な大規模渦が形成される. これらの大規模渦は, より小さな多数の渦から構成されている. このような大規模渦と微小規模渦とで異なるスケールで異なる計算手法で解析を行うマルチスケール解析が高精度乱流解析に有効であると考えられる. マルチスケール解析では微小スケールの物理現象がより大きなスケールのそれへ影響を及ぼすようなものが対象とされるが, ターボ機械内の乱流解析もまた微小規模渦が大規模渦に影響を与えるためマルチスケール解析といえる. 本研究の目的は, マルチスケール乱流解析を実現できる計算手法を新たに開発し, ターボ機械流れに適用することである.
格子ボルツマン法(Lattice Boltzmann Method : LBM)は仮想粒子の運動を取り扱うメゾスコピックな手法であるため, タービン翼面上のような乱流境界層内の微細な乱流渦を高精度に予測できる可能性を秘めていると考えられる. そこで, 格子ボルツマン法を円柱周りの流れに適用し, 従来乱流解析によく利用されるLES(Large-Eddy Simulation)の結果と比較して, その有効性を検証した. 次に, 格子ボルツマン法を用いたマルチスケール解析手法の開発を行った. キャビティー流れなどでコードの妥当性の検証を行った後, 非定常的な剥離を伴うターボ機械の内部流れ場への適用を試みた. その結果, LESとほぼ同等の結果が得られることが明らかとなった. しかし, 計算時間の面で格子ボルツマン法はLESに比べ, 大きなメリットがあることが確認された.
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