2020 年度研究成果報告書

非定常気液混相流のための数値解法の開発とキャビテーション気泡の崩壊挙動の解明

研究課題

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研究課題/領域番号	17K06164
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
研究分野	流体工学
研究機関	宮崎大学
研究代表者	申炳録宮崎大学, 工学部, 教授 (30235767)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード	流体工学 / 数値流体力学 / 気液混相流
研究成果の概要	圧縮・非圧縮性混在の気液混相流の解析には前処理法による圧縮性流れの解法が計算上都合が良いが、時間微分項を修正することになり非定常挙動の解明には問題があった。本研究では、前処理を施す際に用いられる前処理行列が時間微分項には影響せず移流項に反映されその役割を十分発揮できる方法を提案することで、時間の整合性を保ち安定性、収束性とも改善された高解像度の非定常混相流のための数値解法を開発した。またこの数値解法を用い定常・非定常のいくつかの気液混相流を解析し、数値解法の妥当性を検証するとともに非定常性の強いキャビテーション流れ等の解析に有効であることを確認した。
自由記述の分野	流体工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	キャビテーション気泡の崩壊挙動に関する研究やその崩壊圧、衝撃波による損傷の防止および有効活用に関する研究はその重要性のため精力的に行われている。しかし、数値的研究においては非定常計算の問題でその研究の推進に限界があった。本研究により、これらの問題が解決できる時間に対し整合性を保つ数値解法を提案することで、現状では捉えきれない気泡崩壊の詳細な挙動や諸非定常現象が良い精度で解析可能となり、また、キャビテーション気泡の特性を考慮すべき高速液体機械・衝撃波活用機器の先端設計・開発に大きく寄与すると期待する。