| 研究課題/領域番号 |
20K04288
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| 研究機関 | 宮崎大学 |
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研究代表者 |
申 炳録 宮崎大学, 工学部, 教授 (30235767)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 流体工学 / 数値流体力学 / 気液混相流 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，前処理法をベースに多成分実在流体の混相流解析に包括的に対応できる状態方程式の定式化と，圧縮性-非圧縮性流れの非定常高効率計算のための数値流束関数を提案し，全マッハ数の気液混相流のための新しい数値解法の創出を目的とする．
この数値解法の提案のため，本年度はまず，再検討をとおして前年度に構成した広い範囲の音速分布に対して特異性のない前処理行列による数値スキームで，不連続飛びの大きい幾種類の衝撃波管の問題を解き，空間的な不具合の解消と安定性に対して有効であることを確認した．これにより，前処理法において非定常問題の計算で懸案であった時間積分の問題が解決でき，時間に対して整合性を保つ計算が可能となった．複時間進行 (dual time-step) などの従来の解法に比べ、計算時間の大幅な短縮と用いた時間積分本来の時間精度を保つことができた．
次に，相変化を伴なう極低温流体や液体燃料など熱力学的特性が著しい混相流の解析に包括的に対応できる状態方程式を定式化するため，熱力学的に導かれた一般状態方程式をベースに定式化に取り組んだ．即ち，解こうとする流体の物性値が分かれば対応できるよう既提案の水-蒸気系の式を温度効果の影響が著しい混相流向けに再構築し，物性値をデータベースから引用するよう状態関係式を一般化した．この状態式を用い混相流の衝撃波管の問題を解き，任意のマッハ数に対して有効であることを示した．この研究成果の一部は2022年8月に開催されるWCCM2022 (15th World Congress on Computational Mechanics)で発表の予定であり，論文はすでに採択されている．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
極低温流体や液体燃料など熱力学的特性が著しい混相流の解析に包括的に対応できる状態方程式の定式化など，交付申請書の研究計画に記した項目について，順調に実施し，当初の目標をほぼ達成できた．
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| 今後の研究の推進方策 |
前年度の研究が当初の計画に沿って順調に実施できたので，今後は，引き続き，多次元，多成分問題への拡張や相変化モデルの再評価など，交付申請書の研究実施計画に記した項目について研究を推進する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
予定していた外国出張（８月アメリカで開催のASME 2021 流体工学会議）と国内の出張（12月仙台で開催の第34回数値流体力学シンポジウムなど）が新型コロナウイルス感染防止のため日程が変わり出張できなかったことと，コロナの影響で資料整理および計算補助に必要な研究補助員の活用が減少したためである．これらの旅費及び参加費に相当する予算を次年度の学会活動に使用するとともに，研究補助員の活用計画を強化する．また，非定常問題の大規模計算のための関連費用およびデータ処理のための設備備品費などに充当する．
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