| 研究課題/領域番号 |
15560132
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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 | 横浜国立大学 |
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研究代表者 |
亀本 喬司 国立大学法人横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 教授 (30018022)
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| 研究分担者 |
松本 裕昭 国立大学法人横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (10251753)
太田 聖子 国立大学法人横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助手 (70377092)
祝 宝山 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助手 (20323933)
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| 研究期間 (年度) |
2003 – 2004
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| 研究課題ステータス |
完了 (2004年度)
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| 配分額 *注記 |
3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
2004年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2003年度: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
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| キーワード | 数値流体力学 / 渦法 / LESモデル / ターボ機械 / ポンプ / 水車 / 離散渦要素 / ラグランジュLESモデル / 渦要素の分離・合体 / 渦輪の干渉 / 乱れのエネルギースペクトル / 運転シミュレーション |
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| 研究概要 |
研究代表者らによってこれまで開発された計算格子を必要としないラグランジュ的な流れの解析技法に、乱流の微細なサブグリッドスケール特性を取り入れた渦要素モデルを導入し、ポンプ及び水車の羽根車、案内羽根、ケーシングを一体とした複雑な流れの解析に適用し、運転性能の数値シミュレーション技術を確立することを目的として、系統的な研究を実施し、次のような成果を得た。
1.乱流のエネルギーカスケードを適切に表現するための渦要素の分離合体モデルを構築し、渦法による乱流解析プログラムに組み入れた。
2.一対の渦輪の相互干渉流れを対象として、上記プログラムによる数値実験を実施し、既存の実験データと詳細な比較を行った。その結果、渦輪の合体に伴う渦度の伸張と急激な乱流化現象を的確に捉えることや、妥当なエネルギースペクトル分布を表すことができ、LESモデルとしての有効性を確認した。
3.緩やかな乱流遷移を伴う単独渦輪を対象とした数値実験からは、大規模スケールの渦から小規模スケールの渦へとエネルギーが伝達されることが確かめられた。
4.斜流ポンプを取り上げ、羽根車、案内羽根、ケーシングを3次元一体解析するための渦法解析システムを構築し、離散渦要素LESモデルを組み込んだ解析から得られた非定常ポンプ特性、圧力変動、流体力・トルク変動などを実験結果と比較した。その結果、本システムはポンプ運転の数値シミュレーションに高い応用性と適用性を有することが確かめられた。
5.ポンプ水車を取り上げ、ステイベーン、ガイドベーン、ランナーを一体とした2次元非定常流れ解析を行い、水車運転シミュレーションシステムとしての有効性を確認した。
6.上記の研究から、離散渦要素LESモデルのターボ機械運転シミュレーションシステムへの優れた適用性を総合的に確認し、その成果を国際会議等で公表した。
なお、研究分担者の太田聖子助手は、平成16年4月より新規採用により本研究に参加し、研究を分担した。
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