2012 Fiscal Year Research-status Report
ＤＮＳ解析に基づく高マッハ数混相乱流ＬＥＳモデルの構築
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24656522
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
福田 紘大 東海大学, 工学部, 講師 (60401684)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野々村 拓 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (60547967)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | DNS / 高マッハ数 / 混相乱流 / LESモデル |
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| Research Abstract |
本年度は予定を一部変更し，以下の4つの研究を行った.
1) 1個の球周りのDNSのための曲線座標圧縮性流体ソルバーの開発
2) 複数の球周りの流体解析を行うための物体埋め込み法ベースの圧縮性流体ソルバーの検討
3) 液滴周りの圧縮性流体解析のためのソルバー開発
4) 圧縮性固気混相流のソルバー開発
1)に関しては，WENO法を一般座標系で使った場合のエラーを取り除く方法を提案し，高解像度WENO法を曲線座標で使えるように発展させた．このソルバーを用い， 1個の球周りのDNS解析の試計算を行い,問題なく流れ場が解けていることを確認した.次年度に複数のケースでパラメトリックスタディを行う予定である．2)に関しては，複数の球周りの流体解析を行うために物体埋め込み法ベースのソルバーの検討を開始した．数値粘性を極力取り除き，低コストで計算できる方法を検討した．3)に関しては，当初の予定にはなかったが，今後の発展を考えて本研究で実施した．従来手法では圧縮性気液2層流を解析する際に界面は大きく散逸し，界面を10点以上の格子点で解像していたが，ハイパボリックタンジェント法を用いた内挿方法を圧縮性気液二相圧縮性流体に適応することで，界面を2点程度で解像することが可能になった．これにより, 本研究の目的の一部である気体-液滴二層流モデル化を行うためのDNSの実施可能性を高めた．最後に, 4)に関しては，最終年度に行う予定であったが前倒しして行った．圧縮性固気混相流のソルバー開発を行い，過去の数値解析データと比較し，非常に良い一致を得ている．今後固気混相モデルやLESモデルを作成したときのベースのソルバーとなることが期待される．
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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
一部予定を変更したが,もともと設定した項目で一部遅れがあるものの、新規に始めた項目，前倒しして行った項目で十分な成果を挙げている．特に, 本研究の中核となる「1個の球周りのDNS解析のための曲線座標圧縮性流体解析による球周りの流れ場のデータベース化」に関しては，解析を行うためのソルバーの準備を終了，パラメトリックスタディを始めたところであり，今後結果が出始めると期待している．次のステップである「複数の球周りのDNS解析に関しては，一年目で検討を終えており，今後コード開発・検証を得て実際の解析に移っていきたい．本研究を進める中で，液滴周りの気体流れの解析の重要性を再認識したため，本研究の一部として，圧縮性気液2層流の解析コードの開発，高精度化を行い, これに成功している．最後に固気混相流のソルバー開発は最終年度に行う予定であったが前倒しして行っており，1年目より開発，検証を行った．
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度以降は1)1個の球周りのDNSのパラメトリックスタディを行い，データベース化を開始する．解析コードは完成しているため，順調に進むと期待できる．また，2)複数の球周り用の圧縮性流体解析ソルバーは開発を開始した所であり，平成25年度中に検証を含め進めていく予定である．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成25年度の研究費は, 可視化用のPCや成果発表のための旅費に用いる.
また, 平成24年度に予定していた学会発表を平成25年度に変更したため, 助成金の繰越が発生している.
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