マルチスケール格子乱流中のスカラー輸送のメカニズム解明と革新的混合促進の実現

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K14891
• 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: 長崎大学
• 研究代表者: 北村 拓也 長崎大学, 工学研究科, 助教 (30794648)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 乱流 / スカラー輸送 / 多目的最適化 / 直接数値計算

研究成果の概要

マルチスケール格子乱流における混合促進および圧力低減を目的とした最適な格子形状の探索を目的に，任意の格子形状を生成するためのアルゴリズムを開発した．
様々な格子形状に対して直接数値計算(DNS)を実施し，データマイニングを実施した結果，混合促進と圧力損失はトレードオフ関係にあり，混合促進を推進するためには乱流レイノルズ数を増加させる格子配置が重要であり，圧力損失を低減させるためには格子の遮蔽率を低減させればよいことが明らかになった．

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

本研究の学術的意義は，機械学習などの情報技術を利用し，異なる形状のマルチスケール格子により生成された流れ場とスカラー輸送の関係性を整理し，乱流の持つ輸送能力の本質に迫ることである．
混合促進や圧力損失低減が可能となる格子形状の探索は，高性能混合デバイスや低圧力損失オリフィスなどの工業装置の開発といった社会的意義を有す．