2009 Fiscal Year Annual Research Report
気液界面と音の相互作用を解明するための計算数理モデルの構築
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21656053
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
蔦原 道久 Kobe University, 大学院・工学研究科, 教授 (10031139)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
片岡 武 神戸大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (20273758)
田口 智清 神戸大学, 自然科学系先端融合研究環重点研究部, 助教 (90448168)
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| Keywords | 数値流体力学 / 蒸発・凝縮現象 / 気液2相流 |
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| Research Abstract |
液滴が水面に衝突する際に生じる空力音と水中音の同時計算をさまざまな条件において行った。
次に格子ボルツマン法のモデルを用いて,蒸発・凝縮現象のシミュレーションを行う際の問題点を分子気体力学での計算結果と比較して明らかにした。蒸発・凝縮面では分子気体力学で用いられる,凝縮型境界条件を用いた。本来計算結果を無次元数で整理した場合に,蒸発面,凝縮面の温度の絶対値そのものは現象に無関係であるが,格子ボルツマン法においては絶対値への依存性が見られた。しかし,粒子の分布関数がいびつになる温度範囲を除けば,分子気体力学で得られる結果とほぼ一致する結果が得られた。また2種類の粒子を用いて,凝縮気体(蒸気)と非凝縮気体(空気)が共存する場合の,流れの計算を行ったが,非凝縮気体の割合が増加するに従い,分子気体力学の結果との乖離は減少した。
また液滴表面から蒸発が起こる場合の液滴の変形,および周りの蒸気の流れを計算した。液相と気相とを2種類の粒子で表し,その際,気液界面での液粒子を一定の割合で気相粒子に変換する。その際,気液界面の勾配を緩やかにするような変換を行い,次の時間ステップで界面をシャープにする方法を用いて,安定な計算が可能となった。液滴の蒸発が,音波の伝播に及ぼす影響について明らかにした。
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