2014 Fiscal Year Annual Research Report
渦要素からの速度場再構築に基づく境界連結型マルチスケールＬＥＳの開発と応用
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24760166
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
小田 豊 関西大学, システム理工学部, 准教授 (50403150)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 乱流伝熱の数値予測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
流れの剥離・再付着や旋回に加えて，複数の吹出しや吸い込みを伴う複雑乱流場における乱流熱輸送現象は，例えばジェットエンジンの高温タービン部における翼列間流れや，翼内外の冷却流を支配しており，その現象解明は基礎学理および応用の両面から重要な課題である．このような複雑乱流伝熱場の現象解明にはLarge Eddy Simulation (LES)が有効であるが，解析領域各部の乱流状態に応じて必要な格子解像度が異なることから，これらの境界連結部の情報交換を適切に行うことが重要である．本研究では，差分法に基づくLESの境界連結部における渦間相互作用を合理的に扱うため，ビオ・サバール則に基づく渦法から着想を得て渦要素からの速度場再構築法を連結部に導入することで，解析領域間で整合性のあるLESを可能とする「境界連結型マルチスケールLES」の開発を目指した．初年度にあたる平成24年度には計算モデルの考案とアルゴリムの検討を行い，２年目にあたる平成25年度では，上記の計算モデルを流体解析コードに実装する方法の検討を行った．最終年度にあたる平成26年度には，大規模解析に適したアルゴリズム実装方法の検討を引き続き行ったものの，当初計画していたビオ・サバール則に基づく渦要素からの速度場再構築モデルを完成するには至らず，本研究の目標に立ち返って境界連結型LESの機能を実現する代替策として，三次元補間法に基づく境界連結法を導入したLES解析コードを新たに構築した．その結果，複雑乱流場を解析する手法としてConcurrent LESと呼ぶ手法を新たに提案し，衝突噴流と乱流促進リブから成る複雑乱流場に適用し，リブ高さの微小な違いが剥離・再付着領域の乱流構造に及ぼす影響を解析することに成功した．当初計画した方法とは幾分異なるものの，新たに構築した解析手法は乱流伝熱機構の解明に寄与するものと考える．
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