| 研究概要 |
本研究では,噴射器内部に乱れ促進体を設置することによる液噴流の不安定化と液滴分裂に関する数値解析を行い,微粒化を促進する乱れスケールを明らかにすることを目的としている.今年度は,突起状の乱れ促進体を噴射器内部に設置した場合の液噴流の解析を行うことを目的として,第一ステップとして二種類の解析を行い,以下の知見が得られた.
1.界面捕獲法の改良に関する研究
本研究では,界面捕獲法の使用において問題となる数値拡散の影響を抑制させることを目的とし,最適化WENOスキームに基づく界面捕獲法を再構築した.主な改良点として,最適化WENOスキームにおける重み関数が界面の傾きを考慮して修正された.さらに,ACMにおける圧縮の度合いパラメータ,非物理的な体積分率の修正方法を改良した.本計算手法の妥当性を検証するため,二種類の移流問題の解析を行った.その結果,新しい界面捕獲法は数値拡散を抑え,従来の界面捕獲法より不連続の界面を鋭く捉えることができた.従来の界面追跡法や界面捕獲法と比較して,本計算手法は界面輸送における体積誤差が小さいことが明らかとなった.
2.はく離流れの周波数特性に関する研究
本研究では,軸対称急拡大管内の乱流場に関して,LESモデルを用いた三次元数値解析を行った.急拡大部ではく離したせん断層の巻き上がりにより,渦輪が周期的に放出される.下流では,渦輪は小規模渦に分裂され,中心軸上に管状縦渦構造が発達する.はく離せん断層は低周波揺動を繰り返し,渦輪は低周波揺動よりも高周波で放出される.低周波揺動はせん断層の不安定化を引き起こす要因の一つであり,渦輪の放出と強い関連がある.また,再付着領域からの渦放出周波数も低周波揺動の影響を受ける.本研究から,低周波揺動が流れ場における周波数特性を決定する重要な要素の一つであることが明らかとなった.
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