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2017 年度 実績報告書

混相流中で移動する物体周りの熱授受・相変化解析手法の構築

研究課題

研究課題/領域番号 16K18018
研究機関東海大学

研究代表者

高橋 俊  東海大学, 工学部, 准教授 (60553930)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワード混相流 / 連成解析 / 数値流体解析 / 気液二相流
研究実績の概要

【研究の具体的内容】移動物体周りの気液二相流解析,また気液二相流解析と熱解析との連成解析のための計算手法開発と,それらの実験との比較検証を行った.気液二相流解析は保存型レベルセット法を活用し,内部の差分近似を高精度化すると共に,計算領域に存在する物体境界は通常のレベルセット法で表現することで,移動物体を含む固気液三相流の解析が可能となった.当初の目標は1. 熱境界層を直接解かずに高精度に得られた熱流束をad hocに用いて与える方法,2. 熱境界層に二次近似式を適用して高次精度の埋め込み境界法を適用する方法,3. 熱境界層を解くための境界適合格子を組み合わせたオーバーセット的な方法,4. 針谷らが提案している潤滑オイルの燃焼の相変化モデルを二相流解析に導入する,5. Gibouらの提案手法であるsharp界面用の相変化モデルを二相流解析に導入する,6. 4-6と移動物体を考慮し,エンジンピストンリングや冷却塔,ヒートパイプ解析につなげる.これら6点が研究対象としてあったものの,1は汎用性が無いため断念,2は実施したが解析精度向上は見られず,3は検討したが層流境界層の表現に難があり中止した.結果的に他者の手法を真似て,conjugate heat transferモデルとシャープな熱物性の扱いで先行研究と似た結果を得ることが出来た.4は共同研究先企業との打ち合わせ等から実施しないこととなり,5は検討したが完成には至らなかった.ただし6は保存型レベルセット法を高精度化することで達成出来ており,企業から出された実験条件での数値シミュレーションの実施とそのメカニズム解明は実施することが出来た.

  • 研究成果

    (28件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 9件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Direct numerical simulation of flow around a heated/cooled isolated sphere up to a Reynolds number of 300 under subsonic to supersonic conditions2018

    • 著者名/発表者名
      Nagata Takayuki、Nonomura Taku、Takahashi Shun、Mizuno Yusuke、Fukuda Kota
    • 雑誌名

      International Journal of Heat and Mass Transfer

      巻: 120 ページ: 284-299

    • DOI

      10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.12.042

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation of A Gas-particle Flow with Particle-particle and Particle-wall Collisions by Immersed Boundary Method2018

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Mizuno, Takuya Inoue, Shun Takahashi, Kota Fukuda
    • 雑誌名

      International Journal of Computational Methods and Experimental Measurements

      巻: 6 ページ: 132-138

    • DOI

      10.2495/CMEM-V6-N1-132-138

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Numerical Simulation On Solid-liquid Multiphase Flow Including Complex-shaped Objects With Collision And Adhesion Effects Using Immersed Boundary Method2018

    • 著者名/発表者名
      Mamoru Hosaka, Takayuki Nagata, Shun Takahashi, Kota Fukuda
    • 雑誌名

      International Journal of Computational Methods and Experimental Measurements

      巻: 6 ページ: 162-175

    • DOI

      10.2495/CMEM-V6-N1-162-175

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 並走する流線型物体の間に働く流体力学的効果の分析2017

    • 著者名/発表者名
      三宅真亜子,奈良祥太朗,稲田喜信,高橋俊,酒井麻衣,森坂匡通
    • 雑誌名

      日本航空宇宙学会論文集

      巻: 65 ページ: 27-31

    • DOI

      10.2322/jjsass.65.27

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 新幹線後尾部のトンネル突入による車両振動の解析2017

    • 著者名/発表者名
      赤井大晃,高橋俊,太田匡則
    • 雑誌名

      実験力学

      巻: 17 ページ: 312-319

    • DOI

      https://doi.org/10.11395/jjsem.17.312

    • 査読あり
  • [学会発表] Prediction of Heat Transfer in a Heat Pipe by Two-phase Flow Simulation based on Conservative Level Set Method2018

    • 著者名/発表者名
      Shun Takahashi, Takuya Inoue, Shun Okazaki, Hideyuki Fuke
    • 学会等名
      018 AIAA Aerospace Sciences Meeting, AIAA SciTech Forum
    • 国際学会
  • [学会発表] Direct numerical simulation of flow past a sphere at a Reynolds number between 500 and 1000 in compressible flows2018

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Nagata, Taku Nonomura, Shun Takahashi, Yusuke Mizuno, Kota Fukuda
    • 学会等名
      018 AIAA Aerospace Sciences Meeting, AIAA SciTech Forum
    • 国際学会
  • [学会発表] カットセル法に基づいた乱流壁モデルの任意形状への適用2018

    • 著者名/発表者名
      高橋俊,浜潟勇輝,野々村拓
    • 学会等名
      日本航空宇宙学会北部2018年講演会ならびに第19回再使型宇宙推進系シンポジウム
  • [学会発表] 固気液混相流解析の工学応用2018

    • 著者名/発表者名
      高橋俊
    • 学会等名
      航空宇宙空力シンポジウム
  • [学会発表] Development and application of large-scale simulation of multiphase flow2018

    • 著者名/発表者名
      Shun Takahashi
    • 学会等名
      27th Workshop on Sustained Simulation Performance
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 壁モデルとカットセル法による乱流計算の応用2017

    • 著者名/発表者名
      浜潟勇輝,高橋俊,野々村拓
    • 学会等名
      第49回流体力学講演会/第35回ANSS
  • [学会発表] 管内の過熱の抑制に向けた熱流体解析2017

    • 著者名/発表者名
      高橋俊,井上拓哉,岡崎峻,福家英之
    • 学会等名
      第49回流体力学講演会/第35回ANSS
  • [学会発表] 埋め込み境界法による腎臓結石の流動解析実現に向けた基礎検討2017

    • 著者名/発表者名
      清水健,保坂衛,加藤祐樹,永田貴之,高橋俊,福田紘大,古目谷暢,木村啓志,松崎純一
    • 学会等名
      日本流体力学会2017
  • [学会発表] 埋め込み境界法による血球の衝突・付着を伴う血流解析2017

    • 著者名/発表者名
      保坂衛,永田貴之,高橋俊,福田紘大
    • 学会等名
      日本流体力学会2017
  • [学会発表] エンジンオイル消費予測の為の気液二相流解析2017

    • 著者名/発表者名
      佐々木竜一,川本祐樹,赤間勇太,高橋俊,落合成行,山本憲司
    • 学会等名
      日本機械学会 第30回計算力学講演会
  • [学会発表] 壁モデルとカットセル法を用いた等間隔直交格子による高解像度LES2017

    • 著者名/発表者名
      浜潟勇輝,高橋俊,野々村拓
    • 学会等名
      日本機械学会 第30回計算力学講演会
  • [学会発表] 熱輸送機器内部における気液二相流の熱伝達予測2017

    • 著者名/発表者名
      井上拓哉,高橋俊,井出修太
    • 学会等名
      日本機械学会 第30回計算力学講演会
  • [学会発表] Development of Tribology Simulator using FEM and CFD analyses to predict Oil behavior around Piston Ring2017

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Ochiai, Akihiko Azetsu, Kenji Yamamoto, Yuki Kawamoto, Ryuichi Sasaki, and Shun Takahashi
    • 学会等名
      World Tribology Congress 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] ショットピーニングの流体構造連成解析に向けた基礎検討2017

    • 著者名/発表者名
      久保田祟由,水野裕介,高橋俊,中條恭一,福田紘大
    • 学会等名
      第55回飛行機シンポジウム
  • [学会発表] Prediction of oil behavior around piston rings by numerical analysis2017

    • 著者名/発表者名
      Ryuichi Sasaki, Yuki Kawamoto, Yuta Akama, Shun Takahashi, Kenji Yamamoto
    • 学会等名
      Fourteenth International Conference on Flow Dynamics
    • 国際学会
  • [学会発表] Application of Two-phase Thermo-fluid Simulation for Accurate Design2017

    • 著者名/発表者名
      Takuya Inoue, Shun Takahashi, Shuta Ide, Hiroki Nagai
    • 学会等名
      Fourteenth International Conference on Flow Dynamics
    • 国際学会
  • [学会発表] Solid-liquid Multiphase Flow Analysis for Improvement a Medical Stent2017

    • 著者名/発表者名
      Mamoru Hosaka, Takayuki Nagata, Shun Takahashi, Kota Fukuda, Shinya Goto
    • 学会等名
      Fourteenth International Conference on Flow Dynamics
    • 国際学会
  • [学会発表] Flow-Structure Simulation of Shot Peening and Related Phenomena using FEM-IBM Coupling Method2017

    • 著者名/発表者名
      Takayoshi Kubota, Yusuke Mizuno, Shun Takahashi, Kyoichi Nakashino, Kota Fukuda
    • 学会等名
      Fourteenth International Conference on Flow Dynamics
    • 国際学会
  • [学会発表] Study for Accurate Prediction of Unsteady Aerodynamic Characteristics2017

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Mizuno, Yuki Hamagata, Yoshiki Goda, Shun Takahshi, Kota Fukuda, Shigeru Obayashi
    • 学会等名
      Fourteenth International Conference on Flow Dynamics
    • 国際学会
  • [学会発表] 埋め込み境界法を用いた腎臓結石の流動解析2017

    • 著者名/発表者名
      清水健,保坂衛,加藤祐樹,永田貴之,高橋俊,福田紘大,古目谷暢,木村啓志,松崎純一
    • 学会等名
      日本機械学会 第30回バイオエンジニアリング講演会
  • [学会発表] 埋め込み境界法によるステント形状の改良に向けた血流の付着を伴う流体解析2017

    • 著者名/発表者名
      保坂衛,永田貴之,高橋俊,福田紘大,後藤信哉
    • 学会等名
      日本機械学会 第30回バイオエンジニアリング講演会
  • [学会発表] 圧縮性球周り流れのDNS (500 < Re < 1000)2017

    • 著者名/発表者名
      永田貴之,野々村拓,高橋俊,水野祐介,福田紘大,浅井圭介
    • 学会等名
      第31回数値流体力学シンポジウム
  • [学会発表] 微粒子と加工物の衝突を伴う流体構造連成解析2017

    • 著者名/発表者名
      水野裕介,久保田祟由,高橋俊,中條恭一,福田紘大
    • 学会等名
      第31回数値流体力学シンポジウム

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公開日: 2018-12-17  

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