2014 Fiscal Year Annual Research 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 Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
福田 紘大 東海大学, 工学部, 准教授 (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)
高橋 俊 東海大学, 工学部, 講師 (60553930)
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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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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は以下の研究を行った．
1)単一球周りのDNS解析の実施
2)複数球周り流れ解析のための埋め込み境界法ベース圧縮性流体ソルバーの開発とDNS解析の実施
3)圧縮性固気混相流ソルバーによる固体を含む流れの解析
1)では，単一球周り流れを高精度に計算することで高Mach数･低Re数流れにおいて，Mach数･Re数･温度比等の諸条件が流れ場や抗力係数，Nusselt数に与える影響を明らかにした．これにより，従来の混相流解析に用いる抵抗モデルやNusselt数モデルは，高Mach数･低Re数の条件下では予測精度が充分でない場合があること，従来のモデルで考慮していない物理現象のために精度が必ずしも保証されないこと, 混相流モデルを再検討する必要があることを確認した．また，諸条件の違いが渦構造に与える影響についても明らかにし，体積力モデル/SGSモデル構築のための様々なデータを獲得し, 物理現象に基づいたモデル化の可能性を見出した．2)では，1)との比較により，単一球の抗力係数に関して十分な精度があることを確認した上で衝突判定や運動方程式の導入を行い，超音速流中を複数球が飛び交うような流れ場を非常に低コストに計算可能とし, 球同士の衝突，後流との干渉や複数の球が衝撃波を通過した際の影響など，複数球周り流れの計算を行うことで初めて分かる知見を得た．今後は，MPIを用いた並列化による高速化により, 超大規模計算の実施, LESモデル構築のための直接解析の実施を行い, 更なる成果に繋げる予定である．最後に，昨年度から開発してきた圧縮性固気混相流ソルバーを粒子を含むせん断乱流に適用し，SGSの影響無しの状態でも粒子の存在によりせん断乱流の乱れを大幅に抑える効果が有ることを明らかにした．今後は，開発したツールを利用することで，圧縮性固気混相流ソルバー用の体積力モデル，SGS modelを開発しLES解析を行い，複数粒子のDNS結果と比較することで高精度化に繋げていきたい．
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