| 研究課題/領域番号 |
16H04271
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| 研究機関 | 国立研究開発法人海洋研究開発機構 |
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研究代表者 |
大西 領 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球情報基盤センター, グループリーダー (30414361)
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| 研究分担者 |
竹内 伸太郎 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50372628)
松田 景吾 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球情報基盤センター, 研究員 (50633880)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 混相流 / 粒子解像計算 / 粒子衝突 / 乱流 |
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| 研究実績の概要 |
平成２８年度に開発した埋め込み境界法に基づく粒子解像直接数値計算（DNS）法を用いて、粒子レイノルズ数Repが1よりも大きい大粒子間の衝突統計量の取得を開始した。具体的には、始めに、層流の中の多数粒子系を対象として、衝突頻度、クラスタリング効果を定量的に明らかにした。さらに、乱流の中の多数粒子系を対象として同様の解析を行った。そして、層流での結果と乱流での結果を比較することにより、乱流の効果を明らかにした。参照のために、従来の質点近似を用いた場合の結果との比較も行った。以上により、これまでに得られたことのない乱流衝突統計量を元に、球形・大粒子間の乱流衝突機構の一端を解明することができた。大型スーパコンピュータを用いた大規模計算を実施する中で、随時、コードの高速化も行った。また、平成２８年度に開発した潤滑層反発力モデルをDNS法に実装した上で、そのモデルの検証を行った。開発したモデルは、二つの物体が接近する際に物体間の狭隘部を支配する潤滑方程式を解き、その解を狭隘路外部の流れ場に埋め込む数値的手法である。実際に、その手法を軸受と軸の隙間流れおよび接近する二粒子の間の流れに適用したところ、圧力分布や粒子の運動が理論解や独立に行われた数値解と良い一致をすることを確認できた。さらに、狭隘部で不足する解像度を補うことによって、数値解の精度を上げる可能性を示すことができた。以上の成果を５件の査読付き論文誌として発表した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
これまでに、計算モデルおよび計算コードの開発が順調に進み、物理の解析を開始することができた。大規模計算の実施も可能となり、今後、研究進捗が加速されると期待できる。また、査読付き論文誌という形での成果も出てきており、順調な進捗を継続できている。
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| 今後の研究の推進方策 |
本課題は海洋研究開発機構と大阪大学との共同課題である。両者ともに、開発フェーズから研究フェーズに移る。開発したコードの統合、大規模計算の実施を推進するとともに、得られる統計量を共同で解析する。両者の知見を積極的に共有するために、お互いが定期的に訪問し合い、研究会のような形で議論を交え、相互理解と相乗効果を計る。実際、本年度には、共同ワークショップを海洋研究開発機構の横浜研究所内で開催し、両機関の最新研究を発表し合った。平成３０年度もこのような交流を通じ、乱流中での大粒子の衝突機構の解明を推進する。
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| 備考 |
第2回海洋地球科学計算ワークショップー大規模混相流シミュレーションー、海洋研究開発機構(JAMSTEC), 26 January, 2018を開催した。
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