2022 Fiscal Year Annual Research Report
Unified method for unsteady analysis of cavitating turbulent flow
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19K14888
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
岡林 希依 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (40774162)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | キャビテーション / 乱流 / 翼 / Large-eddy simulation / 数値流体力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度には，キャビテーション流れのLarge-eddy simulation（LES）の高度化に関する以下の２課題を同時並行して推進した．第１課題として，均質流体モデルと界面追跡モデルを組み合わせたハイブリッドモデルの開発を完了し，論文執筆を含めた研究成果の取りまとめを行った．第２課題として，乱流渦の圧力の極小領域を確率密度関数（Probability density function; PDF）で表すPDFモデルを導入し，その効果を調査し，成果の取りまとめを行った．
研究期間を通した成果を以下に示す．ハイブリッドモデルにより，翼周りのキャビテーション流れの揚力特性の定量的な再現精度を改善し，かつキャビティ振動などの非定常モードをシミュレートすることができた．ただし，界面追跡でシートキャビティを迂回する流線をシミュレートしたことで，シートキャビティ振動の最大長さは伸びたものの，リエントラントジェットと呼ばれる逆流が強くなったために最小長さはかえって小さくなり，界面追跡による揚力特性の改善効果は予想よりも大きくならないことがわかった．また，PDFモデルを導入しない場合には，本来生じるべき場所に生じなかったキャビティが，PDFモデルを導入すると，渦粘性近似されるためにシミュレートされない微小な渦の低圧部を考慮することにより，生じるようになった．その結果，キャビティの発生量が増加することを確認した．以上の手法を組み合わせることで，マルチスケールのキャビテーション現象を条件に合わせてモデルを切り替えることなく統一的に表すことができることを示すことが目的であったが，研究期間内にそこまで到達することはできなかった．しかしながら，ハイブリッドモデルにPDFモデルを組み合わせることで，第１課題で問題として残った，シートキャビティの最小長さを維持できる見込みが出てきた．
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