| 研究課題/領域番号 |
11650174
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
梶島 岳夫 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30185772)
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| 研究分担者 |
太田 貴士 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10273583)
辻本 公一 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10243180)
三宅 裕 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50029005)
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| キーワード | 乱流 / 混相流 / 混相乱流 / 固気二相流 / 直接数値シミュレーション / 数値流体力学 / 固体粒子 / 流体抵抗 |
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| 研究概要 |
固体粒子を含む乱流場の大規模渦の数値シミュレーション(LES)においては、サブグリッドスケール(SGS)の乱流モデルと粒子運動の支配方程式の確立が不可欠である。本研究では、研究代表者らが開発した直接計算(DNS)コードを基盤として、乱流場における粒子運動とそれが乱流に及ぼす影響を検討するため、従来型の静的な流れ場で測定された定数群に基づく運動方程式ではなく、乱れの中での粒子の運動方程式、格子スケールの渦やSGS渦との相互作用モデルを解明することを目的とした。本年度の研究成果は以下の通りである。(1)並列計算による高速化・大規模化を実施し、一様流の中に固定された球に加え、流れの中を浮遊する球、および変動流中に固定された球のまわりの非定常流れ、さらに一様流れの中で形成される粒子群を含む流れの計算結果をデータベース化した。(2)単独粒子まわりの流れ解析では、浮遊する粒子は固定された粒子に比べて抗力がわずかに増え、揚力変動は密度比に応じて数十%まで減少する結果を得て、固定された粒子で測定された流体力からのずれを系統的に示した。また、変動流中にある球では、固定球の場合の固有モードとは異なる方向や周波数をもつ渦放出機構が認められた。(3)粒子群を含む流れ解析では、流体と粒子の密度比および平均レイノルズ数をパラメーターとして、粒子クラスターの生成から崩壊までのライフサイクルを求めた。(4)また、単独粒子まわりの流れ解析に基づき、粒子から放出される渦によるエネルギー生成、粒子間隔を考慮して散逸スケールを修正したSGSモデルを導出して平行平板間乱流に適用し、速度変動強度の非等方性などに関して従来のモデルによる結果を改善する見通しを得た。
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