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平成24年度は、前年度までに開発した固体流体二相乱流ＤＮＳプログラムを利用して固体球の回転を考慮しない場合の計算例を増やし、さらに、固体球の回転を考慮した数値解析法を取り入れて数値解析を行った。
固体球の回転を考慮しない数値解析では、前年度までに行った体積平均速度からの流体と固体の速度への分離に問題があることが判明したため、これを修正してデータ処理を行った。前年度と同様、一辺２πの立方体内部の減衰二次元噴流に固体球を分散させて、レイノルズ数1500、密度比5～10とした数値解析結果を用いて、流れと固体球の速度を正しく分離して分析を行った。その結果、流体のエネルギーは、固体球を分散させることで、最初は速く減衰するが、その後、緩やかに減衰すること、固体球のエネルギーは、流体よりも速く減衰することが判明した。その一方で、平均速度分布や乱流エネルギーの分布に関する傾向は、前年度と同様であり、前年度の検討結果が正当であったことが裏付けられた。さらに新たな分析として、固体球の軌跡を検討した。それによると、計算の進行に伴って、噴流内部の粒子密度よりも、噴流外側の粒子密度が大きくなる現象が確認できた。従って、前年度に見出した渦による固体粒子の巻きこみ効果による粒子軌跡への影響を確認できた。
固体球の回転を考慮した数値解析を、回転を考慮しない場合と同じ計算条件で実施した。今回の計算条件では、固体球の回転は、それほど強い影響は無いことが分かった。しかしながら、粒子の移動と同様に、最初に流体から与えられた回転が維持される傾向が観察され、回転においても慣性が存在することが明らかになった。
以上のように、平成24年度は、より完成度の高いデータ分析法を確立し、さらに、回転まで考慮した固体球－乱流解析プログラムを開発できた。
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