乱流非定常現象解明のための渦変形モデルの構築とその応用

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21760142
• Research Institution: Tokai University
• Principal Investigator: 福田 紘大 東海大学, 工学部, 講師 (60401684)
• Keywords: 流体工学 / 数値流体力学 / 乱流 / 非定常流れ / 渦流れ

Research Abstract

前年度までに開発を行ってきたメッシュフリー型乱流解析手法を平板乱流境界層や球周りの流れ場などの境界を有する乱流外部流れ場に対して適用した結果,従来手法に比べて,より微細な渦構造の相互作用が解像可能となっただけでなく,速度ひずみが大きな領域の空間解像度が高められることで,解析精度が向上することが確認された.また,実験値との比較を行った結果,平均速度分布および速度変動量が高精度に再現できることが確認された.さらに,渦糸のつなぎ換えモデルを開発し,適用した結果,精度が向上することが確認された.この結果,渦要素再配置モデルおよび渦要素消去モデルを導入したメッシュフリー型の乱流解析手法の乱流外部流れへの有効性が確認された.高速化についても検討を行い,渦構造の変化に応じて,時間ステップを変化させる手法を開発し,導入した結果,従来よりも短い解析時間で,高精度解析が可能となることが確認された.前年度までに行ってきた,Graphics Processing Unit(GPU)による高速化と今回開発を行った高速化手法を併用することで,手法の大幅な高速が実現できる.