研究課題
基盤研究(B)
研究代表者らが提案したLES(Large-Eddy Simulation)モデルに基づき、乱流中の微細な渦に伴うキャビテーション現象の発生、流体の弱圧縮性を考慮して、キャビテーションを伴う乱流の非定常解析法を発展させた。(1)LESモデリング:微細渦(乱流要素渦)の統計的性質に関する最近の知見をもとに、低圧力領域のスケールと数密度を推定することにより、乱流渦に起因するキャビテーションに対する解像度を格段に向上させるモデルを提案した。これを実機のキャビテーション流れ解析に拡張するため、(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項目を実施した。(2)直接数値シミュレーション(DNS):剥離乱流の実験結果に対応する乱流場に対してDNSを実施し、渦中心とキャビテーションの対応関係を把握し、バーガース渦型の乱流要素渦はキャビテーションの発生原因となりうること、キャビテーションにより渦構造は強い影響を受けることを明らかにした。次に、乱流要素渦を模擬する単独のバーガース渦モデルにおけるキャビテーション流れの解析を行い、(1)のモデルに適合する可能性のあるパラメーターを示した。(3)低マッハ数弱圧縮流れに適した計算法:キャビテーション乱流のLESにおけるアルゴリズムの開発を行うため、圧力方程式(楕円型偏微分方程式)を基盤とした新しい弱圧縮流れ解法を提案し、NACA0012翼や温度成層乱流にも適用し、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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混相流の進展 3(印刷中)
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Konsoryu-no-Shinten Vol.3(in press)
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