乱流による非等方な粒子拡散挙動の解明

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K13692
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分19010:流体工学関連
• 研究機関: 一般財団法人電力中央研究所
• 研究代表者: 深田 利昭 一般財団法人電力中央研究所, エネルギー技術研究所, 主任研究員 (30812127)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 粒子拡散 / 乱流 / 固気混相流 / 体積平均

研究成果の概要

乱流中の粒子拡散挙動を明らかにするため、詳細な数値解析を実施し、複数の粒子拡散モデルの再現性を評価した。乱流の数値解析実施に先駆けて、粒子挙動を高精度に再現するための解析手法を確立し、その手法の妥当性を確認した。非等方な粒子拡散の向きに着目して、粒子のサイズによる各モデルの再現性の違いを示した。さらに等方乱流と非等方乱流では適切な粒子拡散モデルが異なる可能性があることを明らかにした。

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

本研究の前半で提案した粒子サイズの影響を反映した流体-粒子の相互作用解析手法は、粒子を質点とみなす従来の解析手法よりも現実的であり、大規模かつ高精度な粒子群挙動が再現可能となった。乱流中の粒子拡散挙動に関する結果では、これまで不明であった乱流構造によるモデルの再現性の違いを示した。得られた結果に基づいて条件に応じたモデルの切り替えを提案することで、粒子挙動が重要な工学的応用や自然界の現象に対して高精度な予測を可能にする。