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海底熱水系の超臨界流体モデルによる数値解析

研究課題

研究課題/領域番号 26610119
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 数理物理・物性基礎
研究機関日本大学

研究代表者

小紫 誠子  日本大学, 理工学部, 准教授 (90318361)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2015年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2014年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
キーワード熱水噴出流 / 超臨界状態 / 流体計算 / 圧縮性ナビエ・ストークス方程式 / 非圧縮数値計算 / 流体構造 / 非定常流 / 高レイノルズ数 / 超臨界流体 / 高圧一定 / 高温度差 / 深海熱水噴出流 / 計算モデル / 圧縮性方程式 / 非圧縮数値解法 / 熱対流 / 計算スキーム / 超臨界二酸化炭素 / 超臨界熱水 / 数値シミュレーション / 熱水噴出孔 / 非圧縮流体 / 上流差分法
研究成果の概要

これまでの研究を発展させて,深海の超臨界熱水の噴出流を数値シミュレーションで扱うためのより現実に近い数値モデルを構築し,密度などの物性値が温度によって激しく変化しかつレイノルズ数の高い流れを圧力一定の下で圧縮性Navier-Stokes方程式を高速高精度かつ計算上安定性の高いスキームを開発して計算を進めた.その結果,深海の超臨界熱水の噴出流の流れ場を再現することに成功した.とくに高温液体の亜臨界熱水噴出流と比較した場合の流れ場の違いは顕著であり,極めて非定常性が強く,噴出後すぐに対称性が崩れ流れ場が複雑化する様子がとらえられた.一方で高温の領域は噴出孔付近の領域に限られるという結果も得られた.

報告書

(5件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Simulation of a hydrothermal flow with a large temperature difference at a supercritical pressure2017

    • 著者名/発表者名
      小紫誠子
    • 雑誌名

      Proceedings of The 9th JSME-KSME Thermal and Engineering Conference

      巻: -

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 深海の低温水中に噴出する超臨界熱水流れ2017

    • 著者名/発表者名
      小紫誠子
    • 雑誌名

      第31 回数値流体力学シンポジウム講演論文集

      巻: -

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Simulation of a Supercritical Fluid Flow with Large Temperature Difference using the Method for Incompressible Flow Computations2016

    • 著者名/発表者名
      Satoko Komurasaki
    • 雑誌名

      Proceedings of The 27th International Symposium on Transport Phenomena

      巻: -

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 謝辞記載あり
  • [学会発表] Simulation of a hydrothermal flow with a large temperature difference at a supercritical pressure2017

    • 著者名/発表者名
      小紫誠子
    • 学会等名
      The 9th JSME-KSME Thermal and Engineering Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 深海の低温水中に噴出する超臨界熱水流れ2017

    • 著者名/発表者名
      小紫誠子
    • 学会等名
      第31 回数値流体力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 流れによる4次元空間の可視化2016

    • 著者名/発表者名
      小紫 誠子
    • 学会等名
      可視化情報全国講演会2016
    • 発表場所
      茨城大学 (茨城県日立市)
    • 年月日
      2016-10-08
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 超臨界圧力下における熱流体シミュレーション2016

    • 著者名/発表者名
      小紫 誠子
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2016
    • 発表場所
      名古屋工業大学 (愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2016-09-26
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Simulation of a Supercritical Fluid Flow with Large Temperature Difference using the Method for Incompressible Flow Computations2016

    • 著者名/発表者名
      Satoko Komurasaki
    • 学会等名
      The 27th International Symposium on Transport Phenomena
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center (Honolulu, HI, USA)
    • 年月日
      2016-09-20
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超臨界流体による熱対流の数値シミュレーション2015

    • 著者名/発表者名
      小紫誠子
    • 学会等名
      第29回数値流体力学シンポジウム
    • 発表場所
      九州大学 (福岡県春日市)
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Simulation of a Supercritical Fluid Flow with Large Temperature Difference under the Assumption of Constant Pressure2015

    • 著者名/発表者名
      Satoko Komurasaki
    • 学会等名
      68th Annual Meeting of the American Physical Society, Division of Fluid Dynamics
    • 発表場所
      Boston (Massachusetts, USA)
    • 年月日
      2015-11-22
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Simulation of a supercritical fluid flow with extremely high temperature gradients2014

    • 著者名/発表者名
      Satoko KOMURASAKI
    • 学会等名
      Annual Meeting of the American Physical Society, Division of Fluid Dynamics
    • 発表場所
      San Francisco (California, USA)
    • 年月日
      2014-11-23 – 2014-11-25
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 亜臨界状態への移行を伴う超臨界水の流れの数値シミュレーション2014

    • 著者名/発表者名
      小紫 誠子
    • 学会等名
      日本流体力学会年会
    • 発表場所
      東北大学(仙台市青葉区)
    • 年月日
      2014-09-15 – 2014-09-17
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [備考] 日本大学理工学部数学科 小紫研究室ホームページ

    • URL

      http://www2.math.cst.nihon-u.ac.jp/komurasaki/project

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2019-03-29  

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