2022 Fiscal Year Research-status Report
実在の流体からなる全マッハ数気液混相流のための数値解法の開発
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20K04288
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| Research Institution | University of Miyazaki |
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Principal Investigator |
申 炳録 宮崎大学, 工学部, 教授 (30235767)
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2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 流体工学 / 数値流体力学 / 気液混相流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，前処理法を基盤に多成分実在流体の混相流解析に包括的に対応できる状態方程式の定式化と，圧縮性-非圧縮性流れの非定常高効率計算のための数値流束関数を提案し，全マッハ数の気液混相流のための新しい数値解法の創出を目的とする．
今年度はまず，相変化を伴なう熱力学的特性の著しい混相流解析に対応できる数値解法のため，去年度から取り組んで熱力学的に導かれた一般状態方程式をベースとして構築した状態方程式を，温度効果が異なる幾つかの媒体におけるキャビテーション問題を解析し，提案式の有効性を確認した．一方，実在流体からなる混相流に対応できる相変化モデルのため，計算上都合の良いキャビテーションの均質媒体モデルに適用可能な相変化モデルに絞り，蒸発率と凝縮率に基盤して今まで提案された既存のモデルを評価し，極限環境下での水や液体燃料など温度効果が著しい気液混相流に対応できるモデリングについて知見を得た．しかし，実在流体の物性値のためIAPWSやNISTのデータベースを引用する際かかる計算負荷については検討の余地がある．
次に，初年度から続けている広い範囲の音速分布を伴う混相流のための非定常前処理数値スキームについては，解法の安定化のため上流差分を導入するとき，前処理行列を非粘性項のみに適用し前処理された数値流束を用いて近似リーマン解法を構成することで安定性を確保した．また，時間微分項の扱いにおいは，原始関数を未知変数とする双曲型の方程式を積分することで，数学的な観点からも時間に対して整合性を損なうことのない数値解法を構築した．これらの研究成果の一部は2022年度開催のWCCM-XVを含めいくつかの国内外の学会で発表され，国際学術誌にも投稿した．
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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
実在流体からなる混相流に対応できる相変化モデルの評価や安定性と時間の整合性を保つ前処理型非定常数値解法の構築など，交付申請書の研究計画に記した項目について，順調に実施し，当初の目標をほぼ達成できた．
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| Strategy for Future Research Activity |
現在まで当初の計画に沿って研究が順調に実施できたので，今後は，相変化モデルの評価で得られた知見から汎用性のある相変化モデルの検討，温度効果がキャビテーションに及ぼす影響の調べなど，交付申請書の研究実施計画に記した項目について研究を推進する．
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| Causes of Carryover |
予定していた８月開催の第15回国際計算力学会議（横浜）と3月開催の第8回熱・流体工学会議（アメリカ）が新型コロナ禍でオンライン会議に日程が変わり対面参加ができなかったこと，大規模計算のための関連費用，論文投稿料の未払い等が生じたためである．これらの旅費及び論文出版費に相当する予算を次年度の研究活動に使用するとともに，多次元非定常問題の大規模計算のための電算機使用料，研究補助員の活用，データ処理のための設備備品費などに充当する．
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