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2022 年度 実績報告書

キャビテーション乱流を統一的に表す非定常解析法

研究課題

研究課題/領域番号 19K14888
研究機関大阪大学

研究代表者

岡林 希依  大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (40774162)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワードキャビテーション / 乱流 / 翼 / Large-eddy simulation / 数値流体力学
研究実績の概要

最終年度には,キャビテーション流れのLarge-eddy simulation(LES)の高度化に関する以下の2課題を同時並行して推進した.第1課題として,均質流体モデルと界面追跡モデルを組み合わせたハイブリッドモデルの開発を完了し,論文執筆を含めた研究成果の取りまとめを行った.第2課題として,乱流渦の圧力の極小領域を確率密度関数(Probability density function; PDF)で表すPDFモデルを導入し,その効果を調査し,成果の取りまとめを行った.
研究期間を通した成果を以下に示す.ハイブリッドモデルにより,翼周りのキャビテーション流れの揚力特性の定量的な再現精度を改善し,かつキャビティ振動などの非定常モードをシミュレートすることができた.ただし,界面追跡でシートキャビティを迂回する流線をシミュレートしたことで,シートキャビティ振動の最大長さは伸びたものの,リエントラントジェットと呼ばれる逆流が強くなったために最小長さはかえって小さくなり,界面追跡による揚力特性の改善効果は予想よりも大きくならないことがわかった.また,PDFモデルを導入しない場合には,本来生じるべき場所に生じなかったキャビティが,PDFモデルを導入すると,渦粘性近似されるためにシミュレートされない微小な渦の低圧部を考慮することにより,生じるようになった.その結果,キャビティの発生量が増加することを確認した.以上の手法を組み合わせることで,マルチスケールのキャビテーション現象を条件に合わせてモデルを切り替えることなく統一的に表すことができることを示すことが目的であったが,研究期間内にそこまで到達することはできなかった.しかしながら,ハイブリッドモデルにPDFモデルを組み合わせることで,第1課題で問題として残った,シートキャビティの最小長さを維持できる見込みが出てきた.

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Large Eddy Simulation Study on the Relationship Between Large-Scale Turbulence Vortices and Unsteady Cavitation Around a Hydrofoil2023

    • 著者名/発表者名
      Okabayashi Kie、Furukawa Ayumu、Otsu Takeshi、Kajishima Takeo
    • 雑誌名

      Journal of Fluids Engineering

      巻: 145 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1115/1.4056525

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 翼周りのシートキャビティ界面を追跡するキャビテーションモデルの開発と翼性能の定量的精度への影響の調査2023

    • 著者名/発表者名
      岡村俊吾,岡林希依
    • 雑誌名

      混相流

      巻: - ページ: -

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] SGS渦からの初生を考慮したキャビテーションLES モデルによる翼周りはく離乱流場の解析2023

    • 著者名/発表者名
      岡林希依
    • 雑誌名

      ながれ

      巻: - ページ: -

    • オープンアクセス
  • [学会発表] Large-eddy Simulation of Cavitating Flow using Both Homogeneous Fluid Model and Interface Tracking Model2023

    • 著者名/発表者名
      Shungo Okamura, Kie Okabayashi
    • 学会等名
      The 11th International Conference on Multiphase Flow
    • 国際学会
  • [学会発表] 界面追跡によりシートキャビティ周りの流線を再現するキャビテーションモデルの検討2022

    • 著者名/発表者名
      岡村俊吾, 岡林希依
    • 学会等名
      混相流シンポジウム2022
  • [学会発表] SGS渦からの初生を考慮したキャビテーションLESモデルの改良2022

    • 著者名/発表者名
      岡林希依
    • 学会等名
      第36回数値流体力学シンポジウム
  • [備考] HPSC News vol.09 キャビテーション乱流の数値解析

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=Gf8HnDKRkw4&t=16s

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公開日: 2023-12-25  

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