2013 Fiscal Year Annual Research Report
固体壁近傍におけるキャビテーションの熱的効果に関する研究
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23360085
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
梶島 岳夫 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30185772)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹内 伸太郎 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50372628)
大森 健史 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70467546)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | キャビテーション / 気泡 / 乱流 / 気液界面 / 相変化 / 計算流体力学 / ラージエディシミュレーション / 翼 |
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| Research Abstract |
固体壁近傍におけるキャビテーションのふるまいを解明するため，①界面での熱・物質移動を考慮しつつ運動を高精度に捕獲する手法，②相変化に対する厳密な境界条件を組み込む手法を開発し，③翼表面のキャビテーション乱流，②キャビテーションと固体壁の熱的相互作用の解析に適用することを目的とした．当初は4年計画であったが，新規に採択された基盤研究Ｂへの移行のため，未達事項の一部を新研究計画の中で継続的に検討する．
① 気液界面運動の捕獲については，物質移動をともなう移動界面の扱い，動的濡れ性を扱う方法を構築した他，分子動力学的方法によるモデルの検証を行った．熱移動に関しては，気液界面を直接的に扱っていないが，固体-流体境界の熱流束を扱うために新たに開発した方法は連続体レベルでは気液界面にも応用可能である．
② 気液界面での相変化については，分子論的に導出された相変化をともなう気液界面の境界条件を移動境界に組み込む作業を試みた．穏やかな凝縮問題に関しては工学的応用のレベルにも適用可能なVOF法との結合を考案した．非平衡性の強い界面については，界面近傍での非常に細かい格子解像度を必要としており，キャビテーション乱流への適用性の点では課題を残した．
③ 翼周りのキャビテーション乱流解析については，LESを導入することにより，壁面近傍の微細乱流渦を解像すれば揚力のブレイクダウン特性を再現できることを実証した．完全に空洞のシートキャビテーションが発生するケースは取り扱っていないが，空洞内の蒸気相の流れの運動量も考慮し，①で開発した手法を組み合わせれば可能という見通しをもっている．
④ キャビテーションと固体壁との熱的相互作用（当初は最終年度の目標）については，未達のまま本研究課題を切り上げることになったが，その要素技術である相境界を通しての熱流束評価法は①で概ね完成していると考えている．
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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