乱流輸送現象のモデリングと数値解析法

1987 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 62613002
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 小林 敏雄 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (50013206)
• 研究分担者: 鈴木 健二郎 京都大学, 工学部, 教授 (00026064) ; 水谷 幸夫 大阪大学, 工学部, 教授 (80028993) ; 吉澤 徴 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (60011649)
• キーワード: 乱流モデル / 旋回乱流 / 管内噴流 / 核融合 / 乱流ダイナモ / 乱流燃焼 / 強制対流膜状凝縮 / 予混合火炎

研究概要

複雑乱流場の数値解析においてはエネルギー散逸を保証する形の乱流モデルの構成が不可欠であるとの認識の下に, (1)k-εモデル, 応力方程式モデルあるいはLarge Eddy Simulationなどの流れのモデルの見直し, (2)現象を複雑化させる循環流, 旋回流, 分散相の存在, 相変化現象や化学反応と乱流との相互干渉などの因子のモデルの提案, (3)大規模数値計算を実行するための高速アルゴリズムの開発や計算境界条件の設定という数値解析上の問題の打破, (4)精度の高い実験結果との比較によるモデルの診断をテーマに総合的に研究を進めた. 各分担者の今年度の主な成果の次のとおりである. 課題1の乱流の統計理論とモデリング(吉澤 徴 担当)では核融合プラズマ閉じ込め方式の代表例である逆転磁場ピンチにおいて現れるプラズマ乱流のモデル化を取り上げ, 2スケール統計理論を用いて乱流ダイナモモデルを構成し逆転磁場ピンチの構造を定性的に説明し得ることを明らかにした. 課題2の複雑乱流のモデリングと数値解析(小林敏雄担当)では管路内の強い旋回を伴なう複雑乱流場に対して乱れの非等方性を考慮したk-εモデルの構築が可能であることを明らかにし, 続いてLarge Eddy Simulationに基づく旋回流解析コードを提案した. 課題3の複雑乱流における乱流輸送現象のモデリングと数値解析(鈴木健二郎担当)では逆流や再付着を伴なう管内噴流と強制対流膜状凝縮を取り上げ, 各種乱流モデルの数値解析を試みた. 特に強制対流膜状凝縮については界面波の影響を考慮して凝縮液膜流と蒸気乱流の両方の支配方程式を同時に解く手法を提案した. 課題4の乱流燃焼のモデリングと数値予測(水谷幸夫担当)では流速の異なる2つの予混合気流の境界に置かれたパイロット火災により安定化される乱流予混合火炎を対象に小スケール・強乱流の場で観察される分散反応塊火炎について数学モデルを作成しその有効性を実験結果との対比によって検証した.

研究成果

• [文献書誌] T.Kobayashi,Y.Morinishi: Proc.5th Intern.Conf.Numerical Method in Thermal Problems. 5. 437-447 (1987)
• [文献書誌] Y.Morinishi,T.Kobayashi: Proc.2nd Intern Symposiun on Transport Phenomena in Turbulant Flows. 2. 813-823 (1987)
• [文献書誌] T.Kobayashi,M.Yoda: JSME Intem.Journal. 30. 66-71 (1987)
• [文献書誌] Y.He,T.Kobayashi,Y.Morinishi: er using k-ε modelProc.2nd China-Japan Joint Conf on Fluid Machinerg. 2. 473-480 (1987)
• [文献書誌] 狩野 正徳,小林 敏雄: 日本機械学会論文集. 53. 1199-1206 (1987)
• [文献書誌] 小林 敏雄,松本 裕昭: 第一回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 1. 335-338 (1987)
• [文献書誌] Akira Yoshizawa: THE PHYSICS OF FLUIDS. 28. 3313-3320 (1985)
• [文献書誌] Akira Yoshizawa: THE PHYSICS OF FLUIDS. 29. 2152-2164 (1986)
• [文献書誌] Akira Yoshizawa: THE PHYSICS FLUIDS. 30. 628-631 (1987)
• [文献書誌] Akira Yoshizawa: THE PHYSICS OF FLUIDS. 30. 1089-1095 (1987)
• [文献書誌] Akira Yoshizawa: THE PHYSICS OF FLUIDS. 31. 311-317 (1988)
• [文献書誌] Akira Yoshizawa,Fujihiro Hamba: THE PHYSICS OF FLUIDS.
• [文献書誌] 水谷 幸夫,松本 弥寸嗣,松井 徹: 日本機械学会論文集. 52-476B. 1931-1939 (1986)
• [文献書誌] 水谷 幸夫,吉田 正治,野際 日出人,中部 主敬,長光 左千男: 日本機械学会論文集. 52-476B. 1945-1952 (1986)
• [文献書誌] Yukio MIZUTANI,Kohji TOKUDA: Bulletin of the Japan Society of Mechanical Engineers. 29-253. (1986)
• [文献書誌] 中部 主敬,水谷 幸夫,谷村 聡: 日本機械学会論文集. 53-481B. 636-641 (1987)
• [文献書誌] 水谷 幸夫,吉田 正治,胡 金〓,中部 主敬: 日本機械学会論文集. 53-491B. 2199-2207 (1987)
• [文献書誌] Masashi KATSUKI,Yukio MIZUTANI,Yasushi MATSUMOTO: Combustion and Flame. 67-1. 27-36 (1987)
• [文献書誌] 高橋 文雄,香月 正司,水谷 幸夫: 日本機械学会論文集. 53-495B. 3417-3422 (1987)
• [文献書誌] Kenjiro SUZUKI,Atsuo TOHKAKU,Takashi SATO: Heat Transfe 1986. 3. 969-974 (1986)
• [文献書誌] Korjr SUZUKI,Yoshimichi HAGIWARA,Hiroya Izumi: Proc.1987 ASME JSME Thermal Engineering Joint Conferena. 5. 55-61 (1987)
• [文献書誌] Kenjiro SUZUKI,Kazuhiko SUGA,Yushi OSHIKAWA,Chun G Lee: Proc 6th Symp on Turbulent Sheor Flows. (1987)
• [文献書誌] 鈴木 健二郎,須賀 一彦,押川 祐士,李 忠求: 日本機械学会論文集(B編). 53(476). 3639-3647 (1987)
• [文献書誌] 鈴木 健二郎,須賀 一彦,押川 祐士,李 忠求,萩原 良道: 第一回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 387-390 (1987)
• [文献書誌] 鈴木 健二郎,萩原 良道,泉 宏哉: 日本機械学会論文集(B編). 54. (1988)
• [文献書誌] T.Kobayashi,Y.Morinishi: "JSME Intern.Symp on Supercomputers for Mcchanical Engineering." A Study on Wall Boundary Condition in LES, (1988)
• [文献書誌] K.Kitoh,T.Kobayashi,N.Taniguchi: Numerical Simulation of the Turbulent Flow Around a 2D Automobile, (1988)