2022 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation and modeling of interparticle interference effect for high fidelity compressible multiphase flow simulation
| Project/Area Number |
21K14071
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
永田 貴之 東北大学, 工学研究科, 特任助教 (30898276)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 圧縮性低レイノルズ数流れ / 粒子間干渉 / 圧縮性混相流 / シュリーレン可視化 / 直接数値計算 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
去年度に引き続き，数値計算と実験により研究を進めた．一様流中に主流に対して，並列，直列，斜め配置された2粒子周り流れの解析を三次元圧縮性Navier-Stokes方程式の直接数値計算により行った．圧縮性混相流中の粒子を対象として，Reynolds数は200，主流Mach数は0.3-1.2に設定し圧縮性低Reynolds数条件とした．昨年度までに取得したデータに加えて，斜め配置の場合の角度を追加して計算を行った．数値振動の問題等があり，予定していた計算をすべて実施することができていないが，期間中に安定して計算を進められるようになってきたため，引き続き解析を進めていく予定である．同様の配置で垂直衝撃波と干渉する場合の粒子間の流体力学的干渉についても調べ，見かけ上の引力および斥力のどちらが働くかやその大きさに対する粒子の配置や粒子の密度の効果を調べた．垂直衝撃波と干渉する問題設定での研究成果については国際誌に掲載済みである．また，実験では，Mach数0.7以下のReynolds数2000における単体角柱や2角柱周り流れのシュリーレン可視化や力計測，感圧塗料試験により，物体間の流体力学的干渉に対する圧縮性効果を調べた．さらにその知見を基に，Reynolds数250-1000の単体円柱周り圧縮性流れの流体力計測と流れ場の可視化計測を行っており，圧縮性混相流中の粒子周り流れと近い条件での実験が実現しつつある．
研究期間全体を通しては，数値計算では様々な位置関係で近接する二粒子の流体力学的干渉を一様流中と垂直衝撃波による誘起流中それぞれで行い，粒子間の流体力学的干渉に対するMach数効果を明らかにした．実験では，自由落下中の粒子や角柱や円柱などの準二次元物体において，圧縮性低レイノルズ数条件での物体間の流体力学的干渉を可視化計測する技術を構築し，流体力学的知見を蓄積した．
|
