| 研究概要 |
1.自由乱流に対する三次元渦法の開発
柱状物体まわりの流れは自由乱流に分類される.研究の第一段階として,自由乱流の代表例である噴流に対する三次元渦法を開発した.ただし,単相流を対象とした.一様流中におかれた円形ノズルから一様流と同一方向に噴出する同軸円形噴流を選んだ.ノズル内の流れはパネル法で解析し,渦要素をノズル出口端から放出し,それらの挙動をLagrange解析した.ただし,渦要素には有限のコア半径をもつBlobモデルを用いた.渦要素内部の渦度の分布を規定する関数や解析領域の軸方向長さが解析結果に及ぼす影響を検討した.
2.気泡を含む噴流の三次元渦法の開発
微細な気泡を含む噴流に対する三次元渦法を開発した.静止した水中の円形ノズルから鉛直上向きに噴出する気泡噴流を選び,撹乱を付加した場合の解析を実行した.ただし,気泡体積率が低い場合を想定し,気泡が水流に影響を及ぼさないものと仮定したOne-way解法である.
3.鉛直上昇気泡流中におかれた柱状物体の表面圧力の測定
円管流路内部を鉛直上向きに流れる気泡流中に楔形の柱状物体を設置し,物体表面の3個所の圧力を測定し,その時系列データから特徴変数(平均値,標準偏差,尖り係数,歪み係数)を求めた。
4.気泡を含む自由乱流に対する渦法の開発
気泡と液相流れの相互作用を考慮できる,Two-wayの渦法を開発した.液相の渦度場を渦要素により離散化し,渦要素と気泡の挙動を連立させてLagrange計算する解法である。流れ場を矩形格子に分割し,格子内部における気泡による渦度変化をVortex in Cell法に準拠した方法により評価した.また,自由乱流の代表例である二次元混合層を選び,解法の妥当性を検討した.
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