| 研究概要 |
適合格子を用いたマルチグリッドGhost Fluid法を提案した.本手法では,仮想流体の概念を応用することにより,界面での物理量不連続に起因する数値的不安定が生じない多重格子のレイヤー間での物理量の補間が可能となった.本手法を衝撃波と気泡との干渉により引き起こされる水中での気泡の崩壊問題に適用した結果,本手法により,計算時間の短縮を図りつつ,気泡崩壊時における気泡形状を高解像度で捕らえられることが示された.また,本手法を,変形壁面近傍での衝撃波と気泡との干渉問題に適用した結果,本手法を用いて,気泡崩壊時に形成される衝撃波により壁面がくぼみ,その中に気泡が進入していく様子を,界面の微細変形を考慮しつつシミュレート可能であることが示された.さらに,複数気泡と衝撃波との干渉問題を扱い,気泡間相互作用が気泡崩壊を助長する条件を明らかにした.マルチグリッドGhost Fluid法を用いて熱伝導を扱う手法を構築し,本手法が軸対称二次元解析に適用可能であることを示すとともに,界面での熱移動が気泡崩壊に及ぼす効果を検討した.
ベンチュリ管または縮小管のスロート部を通過する数ミリ程度の微小気泡の変形挙動を,高速度ビデオカメラを用いて観測した.その結果,管のスロート部を通過する数ミリ程度の微小気泡には,気泡間の相互干渉により,二種類の液体ジェット(進行方向と同じ向きの順方向ジェットと進行方向と逆向きの逆方向ジェット)が発生する場合があることが示された.また,数値解析により,逆方向ジェットの主要因は,二個の気泡間に形成される液体中の圧力勾配であることが示された.
気泡内部気体に対してGaussian-BGK Boltzmann方程式を用いて,気液界面での相変化を考慮した数値計算を行った結果,気液界面での凝縮係数の値が1の場合,気泡半径が気泡初期半径の1/100以下になると,気液界面での温度の飛びは初期温度の5倍以上になることが示された.
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