| 研究概要 |
本研究はマクロ粒子と流体運動との相互の非線形作用を特異摂動解析による理論と渦法による数値解析によって明らかにすることを目的としている.理論研究では,二次元形状のマクロ粒子が急発進・急回転するときの流体力を中心に調べている.得られた主な結果は
・急発進・急回転する円柱まわりの流れでは,流体運動の非線形慣性項の影響はまず揚力係数に表れる.
・この揚力係数の運動開始直後の漸近挙動はレイノルズ数のオーダによって異なる.極低レイノルズ数ではt^<-1/2>の特異性を示し,レイノルズ数がオーダ1であれば定数項,高レイノルズ数ではt^<1/2>となる.ただし,tは時間である.
渦法による数値解析で得られた主な結論を以下に示す.
・理論解析により得られた運動開始直後の揚力の漸近特性は渦法によっても確認できる.
・運動初期の揚力のレイノルズ数依存性は,回転する円柱の非定常運動挙動に影響する.本研究では,回転運動と並進運動を初期値として持つ円柱が自由落下すると,横方向に変位し,その変位量は初期のレイノルズ数に大きく関わることを明らかにしている.
・三次元マクロ粒子に対する渦法を開発するため,三次元流れに関する渦法の開発を試みている.特に,本研究では,渦の伸縮項にPSE法の概念を適用する手法を詳細に調べ,その有用性を明らかにしている.
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