| 研究課題/領域番号 |
17360080
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
梶島 岳夫 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30185772)
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| 研究分担者 |
太田 貴士 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10273583)
竹内 伸太郎 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50372628)
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| キーワード | キャビテーション / 乱流 / ラージエディシミュレーション / 直接数値シミュレーション / 剥離 / 渦 / 有限差分法 / 計算流体力学 |
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| 研究概要 |
乱流中のキャビテーション現象とキャビテーションに伴う乱流の変調を数値的にシミュレートするための非定常解析法の確立を目的として、本年度は次の3項目に関する研究を行った。
1.キャビテーション乱流の一方程式型LESモデリング
LESのサブグリッドスケールモデルを実機のキャビテーション流れ解析に拡張するためには、(a)一般座標系への展開、(b)弱圧縮流れへの適用、(c)微細渦の統計的性質に基づく低圧力領域の推定、の3項目が不可欠である。(a)と(b)に関しては、NACA0012翼周りの流れに適用し、既往解析例よりも良好な結果を得た。(c)に関しては、定式化を行っているが、検証には下記のDNSのデータベース作成が必要で、モデル定数の最適化は来年度の課題として残った。
2.空間発展場での剥離乱流のLES
剥離乱流の実験結果に対応する乱流のLES解析と検証を行う前段階として、直接数値シミュレーション(DNS)を実施し、圧力場や渦度変動など、実験的に得られていないデータの取得を行った。計算条件設定上の問題から、実験装置をやや簡略化した流路形状に関するDNSにより、三次元非定常剥離が良好に再現されていることを確認した。さらに渦中心とキャビテーションの対応関係を把握し、LEXモデリングの方針の妥当性を確認した。
3.分散相のモデリングと連続相とのカプリング
新たに圧力方程式を基盤とした圧縮・非圧縮統一解法のスキームを取り入れ、流れ場の広範な条件に対応できるように改良した。上述のNACA0012翼とともに成層乱流に適用し、本研究の目的に合致した低マッハ数領域の弱圧縮流れ解法を整備した。さらに、 TVDスキームを採用し、二次元解析の範囲内では、クラウドキャビテーションの放出を伴う非定常キャビテーション流れに関して、研究代表者らによる従来の解析よりも良好な結果を得た。
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