Development of grid-particle coupled method for multiphase flow simulations toward accurate prediction of impact pressure

• Project/Area Number: 25K17691
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 22040:Hydroengineering-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 清水 裕真 京都大学, 工学研究科, 助教 (20869705)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2027: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2026: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2025: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: 粒子法 / 格子法 / hybrid method / 数値シミュレーション

Outline of Research at the Start

砕波現象は液相界面のトポロジー変化を伴う激しい流れであり，大変形問題に強い粒子法が単相流計算として活用されてきた．一方で，本現象には多量の気泡混入が伴いその挙動が衝撃圧に影響するため，現象の精緻評価には気液二相の安定解析が必要である．粒子法単独では高密度比二相流の激流解析には不安定性の課題があった．他方，格子法は気液流解析技術が比較的確立されているが，界面の鋭敏な捕捉が依然として困難で，高精度な再現計算は難しい．そこで本研究では，液相を粒子法，気相を格子法で離散化し，両者を連成するhybrid計算法を構築し，双方の長所を融合した解析法の開発を試みる．