2014 Fiscal Year Annual Research Report
ＶＣＯノズルにおける噴霧微粒化過程の高精度数値研究
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24760137
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
住 隆博 佐賀大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30358668)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 混相流 / 微粒化 / 数値流体力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は直噴ディーゼル機関における未燃炭化水素低減を目的としたVCOノズルについて，針弁の偏心によるノズル内部の流動と噴孔出口下流の噴霧微粒化過程の相関に焦点を当てる．前年度までに汎用熱流体解析ソフトウェアの使用によって本相関についての定性的な理解が得られたことから，本年度は予測精度向上のための高精度混相流数値解析コードの開発と洗練化に注力した．
前年度までにVOF法をベースとした拡散界面モデルによる圧縮性混相流の高精度数値解析コードを整備してきたが，WCNS法による空間高次精度化およびTHINC法による拡散界面の急峻化を施した結果，数値解の解像度は大きく向上したものの体積分率に負値が発生するなど解法のロバスト性に問題が生じた．そこで，拡散界面における変数の単調性維持リミッタおよび正値性保証スキームを導入するなど解析コードに独自の改良を加えた．その結果，圧縮性気液二相オイラー流に関する数々のベンチマーク問題において非常に安定かつ良好な結果を得ることができた．本研究成果について，混相流シンポジウム2014および第28回数値流体力学シンポジウムにて学会発表を行った．
一方，これに並行してLevel Set法をベースとしたシャープ界面モデルによる圧縮性混相流の高精度数値解析コードを新たに整備した．現在の圧縮性混相流研究の数値モデルは，物質界面の取り扱いに関して拡散界面モデルとシャープ界面モデルの二つに大別されており，界面捕捉性や体積保存性に関してそれぞれ一長一短がある．そこで，共通のベンチマーク問題を用いてこれら二つの方法論を比較することで，各数値解法の検証や補強ならびに課題の抽出を行った．本研究成果について，第46回流体力学講演会／第32回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウムおよび第28回数値流体力学シンポジウムにて学会発表を行った．
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