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2022 年度 研究成果報告書

高温固気流動層内の非球形粒子群輸送に対する数値解析手法の開発とその応用

研究課題

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研究課題/領域番号 19K20284
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分60100:計算科学関連
研究機関京都大学

研究代表者

鳥生 大祐  京都大学, 学術情報メディアセンター, 助教 (60772572)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード流体・固体熱連成 / 低マッハ数圧縮性流れ / 流動層 / 音速抑制法 / 直交格子法
研究成果の概要

本研究では,高温固気流動層内の非球形粒子群輸送に対して粒子スケールでの数値計算を行うことを目的とし,低マッハ数圧縮性流れと多数の任意形状粒子の連成計算手法について検討した.流体計算には音速抑制法を導入したFractional Step法を,流体と固体の連成計算にはDF/FD法などによる直交格子ベースの手法を用いた.提案手法の基礎的な特性を確認するために数値実験をいくつか行い,音速を抑制するパラメータを適切に設定すれば計算結果に与える影響を十分に小さく抑えつつ計算を高速化できること,また,100 ℃程度の大きな温度差の流れによる粒子輸送現象を安定に計算できることを確認した.

自由記述の分野

計算力学

研究成果の学術的意義や社会的意義

複雑な流動層の流動化メカニズムを解明するために,近年では固体粒子よりも十分に小さい流体計算格子を設定し,粒子周りの微視的な流れと粒子個々の運動を直接計算する手法が検討されている.しかし,大きな温度変化による気体の密度変化(圧縮性)や固体粒子形状の影響を考慮したものは少ない.本研究で開発した手法を発展させることで,これらの影響を考慮しつつ高温固気流動層内の微視的な温度分布や流速分布,各粒子に働く流体力や接触力など,実験では得ることの難しい精緻なデータの取得が可能となることが期待される.

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公開日: 2024-01-30  

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