| 研究課題/領域番号 |
14550153
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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 | 鳥取大学 |
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研究代表者 |
大西 善元 鳥取大学, 工学部, 教授 (40081228)
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| 研究分担者 |
大信田 丈志 鳥取大学, 工学部, 助手 (50294343)
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2003
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| 研究課題ステータス |
完了 (2003年度)
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| 配分額 *注記 |
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2003年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2002年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
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| キーワード | 蒸発・凝縮過程 / 流体力学的定式化 / ボルツマン方程式系 / 凝縮・非凝縮性混合気体 / 内部構造をもつ凝縮相 / 衝撃波、接触領域 / シミュレーション / 膨脹波、膨脹領域 / 流体学力学的定式化 / 構造をもつ凝縮相 / 膨張波、膨張波領域 / 凝縮・非凝縮混合気体 |
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| 研究概要 |
相変化現象に伴って生じる種々の流れ場(定常、非定常)を、通常の「流体力学的レベル」で定性的にはもちろんのこと定量的にもきちんと扱える実用的なシミュレーションソフトウェアーの開発を行う目的でこの研究は始まった。この種の流れ場の解析は非常に厄介で取り扱い困難な気体論方程式(ボルツマン方程式あるいはそのモデル方程式)に基づく必要がある。その理由は、相変化は界面近傍に生じる強い非平衡領域の存在に起因するからである。しかしながら、気体論方程式に立脚したシミュレーションによる解析はスーパーコンピューターを使用すると言えども非常に困難であるためその進展がなかなか望めない。
ここでの研究の特徴は、本来立脚すべきボルツマン方程式系に基づく定式化を使用せず、それと等価な所謂「流体力学的定式化」(ナビエ・ストークス方程式系+気体論解析から導出された凝縮相界面での適切な条件)に基づいた通常の流体力学的レベルでのシミュレーションソフトウェアーを開発し、ある程度の流体力学の知識をもつ人であれば、比較的手軽に扱えるソフトウェアーとすることであった。この研究開発過程において、新たに考慮すべき重要な問題がいくつかでてきた。その代表的なものとして、凝縮相が内部構造(例えば、温度場等)をもつ場合である。凝縮相におけるこの内部構造の存在は、実際の熱・エネルギー輸送システムの性能評価において非常に重要な要因となる。そこで、この内部構造をも適切に取り込めるように「流体力学的定式化」を見直し、それに基づくシミュレーション結果と並行して行なわれたボルツマン方程式系に基づくシミュレーション結果を比較検討し、その「流体力学的定式化」の有効性を確認した。それらの結果の多くは講演発表済みで、論文としても現在作成中である。因みに、この年間での発表論文件数は、国内学会講演会講演発表22件、鳥取大学紀要掲載4件で学会誌掲載論文は2件である。来る2004年7月には、イタリアでの国際学会で2件の論文講演発表を予定している。
最後に、この研究によって開発した「流体力学的定式化」に基づくシミュレーションソフトウェアーは、種々の流れ場が扱えるという点では非常に実用的ではあるが、ユーザーインタフェースの面で改良・改善すべき点が多く残っている。このソフトウェアーを誰にとっても使いやすくするためには、このユーザーインタフェースが重要となるのは当然であるが、しかし、これはその分野の専門家あるいは専門業者に委ねるべき作業であると考えている。
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