2019 Fiscal Year Research-status Report
高温固気流動層内の非球形粒子群輸送に対する数値解析手法の開発とその応用
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19K20284
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
鳥生 大祐 京都大学, 学術情報メディアセンター, 助教 (60772572)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 流体・固体熱連成 / 低マッハ数圧縮性流れ / マルチフェイズモデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は低マッハ数の圧縮性流れを完全陽的に計算する手法を検討し，固体との熱連成問題に適用した．具体的には，まず，流体の状態方程式から圧力を計算する際に音速を人工的に低減させる手法を導入することで Courant-Friedrichs-Lewy (CFL) 条件による時間刻み幅の制限を緩和し，流体の圧縮性を考慮しつつ，自然対流などの低マッハ数流れを完全陽的に計算する手法を検討した．また，計算手順としては，基礎方程式を移流，拡散，圧力および外力項に分け，部分段階的に変数を更新する方法や，高速流の計算で使われる近似リーマン解法を適用する方法を検討した．次に，これまでに研究代表者らが検討を行ってきた流体と固体の熱連成計算手法に上記の低マッハ数圧縮性流れに対する完全陽的な計算手法を導入した．この熱連成計算手法では，混合体モデルの考え方に基づいて相平均した基礎方程式を解くことで，複雑な形状の固体や移動する固体周りの非等温流れを単純な直交構造格子上で計算できる．
本年度に提案した手法の基本的な特徴を確認するため，側壁間に約700 [K] の温度差を与えたキャビティ内自然対流の計算を行った．その結果，温度分布やキャビティ内の空間平均圧力変化について，既往の数値計算結果とよく一致することを確認した．また，静止固体を含んだ問題への適用性を確認するために，複数の円柱を含むキャビティ内自然対流の計算を固体の物性値（密度，熱伝導率，比熱）を変えて行い，こちらも温度分布が既往の計算結果とよく一致することを確認した．移動する固体への適用性については，回転物体周りの熱対流計算を行い，音速を低減させるためのパラメータや時間刻み幅，格子解像度などが非定常過程の計算結果に与える影響を考察した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通り，低マッハ数圧縮性流れと固体の熱連成問題に対する完全陽的な計算手法を構築し，数値実験を行ってその有効性を確認できていることから，研究はおおむね順調に進展しているといえる．また，得られた研究成果をまとめて国際学術誌への投稿すべく，準備を進めている．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は多数の移動粒子を扱えるように計算手法を改良し，非等温の固気流動層に対する既往の実験に適用することで妥当性確認を行う．その後，粒子の数や物性値，形状，流入させる気体の流速，温度などを変えて数値実験を行い，粒子の流動状況を比較する予定である．
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Research Products
(3 results)
