乱流混合が微小慣性液滴の蒸発過程に与える影響の解明

• 研究課題/領域番号: 24760152
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 独立行政法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 大西 領 独立行政法人海洋研究開発機構, 地球情報基盤センター, グループリーダー (30414361)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2012年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 混相乱流 / 直接数値計算 / 微小慣性粒子 / 粒子径発展 / 雲乱流 / 粒子径分布 / 豪雨予測

研究成果の概要

定常等方性乱流場を直接数値計算により計算し、その中を運動する微小慣性粒子の運動および成長をラグラジアン法によって追跡する数値計算法（Lagrangian Cloud Simulator, LCS）を開発した。LCSのプログラムコードは並列計算向けに最適化されており、共有メモリ型と分散メモリ型のハイブリッド並列計算を効率的に実行できる。このLCSを用いて、粒子ストークス数、過飽和度、レイノルズ数を変化させた時の粒子径分布の時間変化データを得た。これにより、乱流混合が微小慣性液滴の蒸発過程に及ぼす影響を初めて定量的に明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Lagrangian Tracking Simulation of Droplet Growth in Turbulence - Turbulence Enhancement of Autoconversion Rate (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Onishi, K. Matsuda and K. Takahashi
  • 雑誌名: Journal of the Atmospheric Sciences 巻: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 等方性乱流中における粒子間衝突に対する直接数値計算 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大西 領，高橋桂子
  • 雑誌名: 微粒化 巻: 23 ページ: 2-10
• [学会発表] Droplet growth in clouds (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryo Onishi
  • 学会等名: International Symposium on Environmental Multiphase Flow
  • 発表場所: Wuhan, China
  • 年月日: 2015-05-29 – 2015-05-30
  • 招待講演
• [学会発表] Lagrangian Tracking Simulation of Droplet Collision Growth in Cloud Turbulence (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryo ONISHI, Keigo MATSUDA and Keiko TAKAHASHI
  • 学会等名: International Workshop on Cloud Turbulence
  • 発表場所: 名古屋工業大学, 愛知県名古屋市
  • 年月日: 2015-03-04 – 2015-03-06
  • 招待講演
• [学会発表] 微小慣性粒子の乱流衝突現象に対する数値研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大西 領
  • 学会等名: 日本機械学会中部支部「流体サロン」
  • 発表場所: 名古屋工業大学, 愛知県名古屋市
  • 年月日: 2015-01-16
  • 招待講演
• [学会発表] Collision statistics of inertial particles in two-dimensional homogeneous isotropic turbulence with an inverse cascade (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Onishi, J.C. Vassilicos
  • 学会等名: 67th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2014-11-23 – 2014-11-25
• [学会発表] Direct numerical simulation of hydrodynamically-interacting cloud droplets (2014)
  • 著者名/発表者名: Ryo Onishi, Keiko Takahashi and J.C. Vassilicos
  • 学会等名: 1st international conference on Computational Engineering and Science for Safety and Environmental Problems
  • 発表場所: 仙台国際会議場, 宮城県仙台市
  • 年月日: 2014-04-14 – 2014-04-16
• [学会発表] Direct numerical simulation of interacting inertial particles in homogeneous isotropic turbulence (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryo Onishi, J.C. Vassilicos, and Keiko Takahashi
  • 学会等名: 7th International Symposium on Turbulence, Heat and Mass Transfer (THMT12)
  • 発表場所: Palermo, Italy
• [学会発表] Interactions between large-scale flows and small-scale droplet motions in turbulent clouds (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryo Onishi, J.C. Vassilicos, and Keiko Takahashi
  • 学会等名: International Conference on Frontiers in Computational Physics
  • 発表場所: Boulder, USA
  • 招待講演
• [学会発表] An efficient parallel simulation of interacting inertial particles in homogeneous isotropic turbulence (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryo Onishi, Keiko Takahashi, and J.C. Vassilicos
  • 学会等名: Particles in Turbulence
  • 発表場所: Lorentz center, Leiden, the Netherlands
• [学会発表] Lagrangian Cloud Simulator for droplet growth in cloud turbulence
  • 著者名/発表者名: Ryo Onishi
  • 学会等名: Numerical simulations of particle/droplet/bubble-laden multiphase flows
  • 発表場所: 海洋研究開発機構東京事務所大会議室、東京都
• [学会発表] 微小慣性粒子の乱流衝突に対する大規模直接数値計算
  • 著者名/発表者名: 大西 領
  • 学会等名: 第46回『計算粉体力学研究会』
  • 発表場所: 同志社大学、京都府
  • 招待講演
• [学会発表] High-Performance Computing of Interacting Droplets in Homogeneous Isotropic Turbulence
  • 著者名/発表者名: Ryo Onishi
  • 学会等名: International workshop on “Of Rainfall and Marine Snow”
  • 発表場所: Lorentz center, Leiden, the Netherlands
  • 招待講演
• [学会発表] Efficient Numerical Simulation for Full-Range Hydrodynamic Interactions among Cloud Droplets in Isotropic Turbulence
  • 著者名/発表者名: Ryo Onishi, Bogdan Rosa, Lian-Ping Wang, Orlando Ayala, Keiko Takahashi
  • 学会等名: International Conference on Multiphase Flow
  • 発表場所: International Conference Center, Jeju, Korea
• [備考] 混相乱流データ公開ページ
  • URL: http://www.jamstec.go.jp/ceist/esrg/onishi/wakate_B24760152.htm
• [備考] 混相乱流データ公開ページ
  • URL: http://www.jamstec.go.jp/esc/research/Mssg/members/onishi/wakate_B24760152.htm