強い蒸発過程に伴う衝撃波生成と伝播

• 研究課題/領域番号: 06237210
• 研究種目: 重点領域研究
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 鳥取大学
• 研究代表者: 大西 善元 鳥取大学, 工学部, 教授 (40081228)
• 研究分担者: 辻 英一 鳥取大学, 工学部, 助手 (90252882)
• 研究期間 (年度): 1994
• 研究課題ステータス: 完了 (1994年度)
• 配分額: 600千円 (直接経費: 600千円); 1994年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
• キーワード: 蒸発 / 凝縮 / 衝撃波 / 蒸気爆発 / 気体論 / CFD

研究概要

気体論方程式(ボルツマン方程式)に立脚して、強い蒸発過程に伴う衝撃波生成と伝播に関する諸問題の基礎的事項を数値的に調べてきた。この研究は、凝縮気体とその凝縮相からなる二相系において、凝縮相の温度を急激に上昇させた場合に生じる強い蒸発現象とその蒸発過程に必然的に伴う衝撃波の生成と伝播過程を調べ、蒸気爆発に関する種々の現象の理解に役立てることを目的としている。このような問題においては、流れ場中、特に凝縮相近傍に、強い非平衡領域が必然的に存在するため、連続体媒質仮定に基づく通常の流体力学方程式系は支配方程式系としての妥当性を失ってしまい、気体論方程式系に基礎を置く必要がでてくる。
気体論方程式は多くの独立変数をもっているため、たとえ問題の幾何学的形状が単純でもその数値計算は非常に困難である(資金と労力が必要)。したがって、スーパーコンピュータ用の効率的な計算プログラムの開発・改良が必要となる。本年度においては、平面凝集相ならびに球状凝縮相からの蒸発現象の二つの問題を取りあげて、効率の良い計算プログラムの開発と改良、改善を行い、いくつかのケースについて実際に計算を行った。良好な計算結果を得ることができるようになったと考えている。特に、Knudsem層(気体論的境界層)内での計算精度を良好に保っているため、現象の定量的な面はもちろんのこと定性的な振る舞いを調べる点でも非常に有用であると言える。引き続き予算を得て、今後より多くのケースについて計算を行い、現象の理解を一層深め、蒸気爆発現象の理解とその制御に役立つ知見を得たいと考えている。