| 研究概要 |
気液境界層の相互作用モデルの開発を粒子法の一手法であるMPS法を用いて行って来た.従来のMPS法で計算される圧力は,時間的・空間的に激しく振動するため,計算が不安定になる場合があり,その振動が異なる境界層の相互作用に影響を及ぼす恐れがある.そこで本研究では,圧力のポアソン方程式のソース項の修正を行い,圧力振動を抑制させることによって,精度の高い二相連成数値解析の開発を行った.その結果,非圧縮条件を基準粒子数密度が満たす条件と速度の発散がゼロになる条件のそれぞれの利点を生かした圧力振動抑制モデルによって,滑らかな圧力値を得ることが可能となり,二相連成解析の精度が向上した.加えて,計算条件に適した緩和係数および疑似圧縮係数の設定が必要不可欠であり,最適な係数の選択が今後の課題である.
また,風波下の流速を得る手法として非接触型のPIV手法が代表的ある.そこで,気液混合境界層の高精度な流速値を得るために,適切なダイナミックレンジの検討を行った.直接相互相関法によるPIV解析の結果,非砕波から白波砕波を伴う風波下において,風速に依らずエラーベクトルの発生を抑えるためには,検査領域の1.5倍の探査領域が最適であることを示唆したが,各風速において有義波高程度の深さから水面に向かって速度が減少する傾向となった.水面下の流速が風速の約3%と言われることを考慮すると,取得画像および解析手法に問題があり,更なる画像の取得および処理の工夫が必要であり,風波下に適したPIV手法の開発が強く望まれる.
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