研究課題
機構論的気液二相流解析法の一つである格子-粒子ハイブリッド法では、速度場や圧力場は有限体積法で、気液界面の形状や表面張力は粒子法でそれぞれ計算される。粒子法では従来、界面粒子を特定して界面の曲率から表面張力を計算するContinuous Surface Force(CSF)モデルが主流であったが、別の方法として粒子間ポテンシャルカモデルが提唱されている。表面張力が微視的には分子間力に起因することからの類推である。本年度はまず、格子-粒子ハイブリッド法に本モデルを取り入れ、その基礎的な特性や妥当性を検討した。格子-粒子ハイブリッド法に粒子間ポテンシャルカモデルを導入し、表面張力現象を定性的に表現できた。また、粒子間ポテンシャル場の強さ(比例係数)の決め方や、表面張力の界面曲率依存性が今後の課題であることが明らかになった。続いて格子-粒子ハイブリッド法で計算が不安定になる原因を明確にし、それに基づいて計算安定性と気液二相流解析能力が高度化された新しい2流体1圧力モデル格子・粒子ハイブリッド法を開発した。具体的には、計算不安定性の種類と原因を明確に把握し、対処する方法を明らかにした。気液二相流解析能力に関しては、非圧縮性流れの解析能力を確認した。また液膜流の定量評価で初めて妥当な結果を得た。圧力場の安定により、計算負荷が大きく下がった。格子と粒子の解像度やMPSパラメータ、周期境界条件に対し、その傾向を把握できた。
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Nuclear Engineering and Design
巻: 240[11] ページ: 3830-3840
