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翼列のキャビテーション流れの解析は、微細な気泡の運動からマクロな非定常流動に至るまで、幅広い時空間スケールにおよぶ気液二相の非定常流れであるため、実験的にも理論的にも困難が多く、数値シミュレーションに大きな期待が寄せられている。そこで、本研究では、キャビテーションを伴う翼列の不安定流れの実用的な解析法の確立を試みた。平成13年度は、微視的な気泡力学ではなく巨視的なキャビテーション挙動を表現するモデルを構築するとともに、並列計算機を用いた翼列全周の三次元非定常解析を実施した。翼周りの二次元及び三次元解析の結果から、リエントラントジェットとクラウドキャビテーションの相互作用を示した。平成14年度には、巨視的なキャビテーション挙動モデルを三次元非定常解析に適用した結果から顕在化した問題点をむしろ基礎的に研究し直した。すなわち、解法においては低マッハ数近似解法の高精度化・安定化、現象解析においては二次元複数翼列流路間のキャビテーション相互作用を扱った。低マッハ数近似に対しては、平行平板間乱流において精度の検討を行い、発達乱流において無反射流出境界条件の保存特性を改良した。平成15年度は、数理モデルに関して、気泡力学に基づいたマクロスケールモデルの導入、乱流現象に対応して新しいLage-eddy simulation(LES)の提案と一般座標系への拡張、低マッハ数圧縮流れに対してはCCUP法による圧力・密度・速度のカプリング法の導入を行った。二次元直線翼列の解析を実施した結果、翼列の作動条件により剥離に伴うキャビテーションの伝播と旋回キャビテーションの2つのモードの再現に成功し、本研究で開発されたモデルの妥当性が実証された。
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