| 研究課題/領域番号 |
09650189
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
流体工学
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
梶島 岳夫 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30185772)
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| 研究分担者 |
太田 貴士 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10273583)
辻本 公一 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10243180)
三宅 裕 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50029005)
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| 研究期間 (年度) |
1997 – 1998
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| 研究課題ステータス |
完了 (1998年度)
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| 配分額 *注記 |
3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
1998年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
1997年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
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| キーワード | 乱流 / 混相流 / 混相乱流 / 固気二相流 / 直接数値シミュレーション / LES / SGSモデル / 数値流体力学 |
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| 研究概要 |
混相乱流に対する大規模渦の数値シミュレーション(LES)においては、分散相(固体粒子や気泡、液滴など)はふつう流れ解析格子よりも小さなサブグリッドスケール(SGS)にある。単相乱流のSGS乱れは主としてエネルギーの散逸を担うのに対して、混相乱流ではSGS乱れもエネルギーの生成やレイノルズ応力成分間の再配分に寄与する可能性がある。本研究では、分散相(主として固体粒子)の挙動をひとつひとつラグランジュ的に追跡し、一方、流体の乱流を直接数値シミュレーション(DNS)で求め、両者の相互作用を解析することによって、混相乱流のLESに用いられるSGSモデリングの確立を目的としている。まず、混相乱流の直接解決(連続相のDNSに使う計算格子だけを使い、並進・回転をしながら乱流中を運動する粒子を精度よく追跡する方法)を開発し、粒子にかかる流体力の積分方法と連続相とのカプリングの計算効率を大幅に向上させた。さらに計算コードの並列化も推進し,領域分割法による乱流場の高速処理を実現した。以上の手法を、渦を放出しながら落下する粒子群を含む一様乱流ならびに平行平板間乱流に適用し、個々の粒子の後流だけでなく、粒子クラスターの後流まで再現されることを確認した。このような計算によって得られた混相乱流場のデータベースを用い、分散相を含む乱流のSGSモデリングにおける重要なパラメーターを解析し、次のように整理した。すなわち、分散相運動の連続相へのエネルギー注入(SGSエネルギー式における生成項)、エネルギーの生成と散逸の非平衡性(SGSエネルギー式における対流項)、せん断流れ場における分散相後流渦による直接的なレイノルズ応力の生成(SGSレイノルズ応力の非等方表現)が、単相乱流のモデルに加えるべき要素であることがわかった。
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