| 研究課題/領域番号 |
16K05036
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
大西 順也 東京大学, 生産技術研究所, 特任助教 (20376495)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | ハイパフォーマンス・コンピューティング / 混相流 / 相変化 / 流体工学 / 熱工学 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，沸騰における気泡運動と，それによって誘起される流動，伝熱を総合的に理解することで，沸騰伝熱の定量的予測，制御を実現することを目的としている．具体的には，1) 沸騰現象に対するマルチスケールシミュレーション技術の開発，2) 気泡運動に伴う熱輸送機構の解明，3) ミクロ液膜の構造，生成・消滅過程の解明，の3つの課題に取り組んでいる．
H28年度の研究では，孤立気泡の成長・離脱過程の数値シミュレーション(マクロスケール)，および，キャビティ内部における残留気相の成長過程の数値シミュレーション(ミクロスケール)を統合し，沸騰サイクル全体のシミュレーションを実現するために，階層的な構造を持つ計算格子を導入することで，気泡や加熱面の近傍などに，局所的に細かい計算格子を配置することを可能にした．また，階層レベルの異なる格子間で授受するデータの補間に関して，保存則考慮の有無，計算ステンシルなど，特性の異なる補間方法について精度等を検討した．さらに，数値シミュレーションの基礎検証として，細管内を上昇する気泡のシミュレーションを実施し，既存の実験結果や計算結果と比較した．その結果，気泡上昇速については，実験結果と計算結果が概ね一致することが確認できた．しかし一方で，条件によっては，気泡形状に不一致が見られることもわかった．次年度以降では，当初計画した事項に加え，本件に関する調査を進める予定である．
上記で述べた細管内を上昇する気泡のシミュレーションの精度検証，ならびに，流体解析の計算速度の向上に関して，国内発表2件を行った．
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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
当初計画した事項，すなわち，階層型格子の導入，階層レベルの異なる格子間で授受するデータの精度検証は，いずれも計画通りに実施することができた．また，計画にはないものの，気泡挙動のシミュレーションに関する予備的な精度検証も実施することができた．
階層型格子の導入は，特に大きな問題もなく，完了した．格子間データ授受の精度については，概ね期待していた結果が得られた．一方で，細管内上昇気泡のシミュレーションにおいては，予期しなかった課題が見つかり，今後の対応が必要となった．
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| 今後の研究の推進方策 |
まずは，新たに見つかった課題に関して，モデルの改良，および，さらなる精度検証を実施する．その後は，当初の計画通り，階層格子を用いて，沸騰時の気泡挙動に関する解析を進める．
なお，追加の作業量はあまり多くはないと思われるため，全体のスケジュールに大きな変更はしない．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
発売が遅れたことから，予定していたワークステーションの購入を見送った．また，実行した計算に大きな規模のものがなく，現有の計算機で対応できたことから，スパコンの利用を取りやめた．
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| 次年度使用額の使用計画 |
予定のものが発売されたため，ワークステーションを購入する．また，今後は計算規模が大きくなることが見込まれるため，スパコン利用量を増やす予定である．
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