2001 Fiscal Year Annual Research Report
並列計算法に基づく多成分粒子群の乱流輸送モデル開発のための基礎研究
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13650568
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
牛島 省 京都大学, 工学研究科, 助教授 (70324655)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鬼束 幸樹 京都大学, 工学研究科, 助手 (20293904)
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| Keywords | 固液混相流 / 固気混相流 / 離散要素法 / 並列計算 / 分級現象 / 二流体モデル / two-way model / 数値可視化 |
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| Research Abstract |
本研究では,河川や海岸における混合粒径の土砂粒子に見られるような,乱流中に存在する数密度の高い多成分粒子群(粒径や比重などの物性値が均一でない粒子の集まり)の輸送現象,一様分散あるいは分級・偏析現象を精度良く再現できる解析手法を開発することを目的としている.
このために,本年は,乱流中に含まれる個々の固体粒子の運動を解析するための数値モデルと並列計算手法について考察を行った.この解析手法の特徴は以下のように要約される.(1)多成分粒子群を構成する各粒子に対して,3次元並進・回転運動の支配方程式を解析する個別要素法により,粒子間および粒子と境界面との接触力が正確に扱われる.(2)液相乱流場は,固相の影響を考慮した二流体モデルに基づき,その乱流モデルを導出してこれを解析モデルとしている.(3)乱流状態にある液相と粒子相との相互作用が考慮されたtwo-way modelである.(4)計算領域をサブブロックに分解する領域分割法による空間的な並列化と,液相と固相の計算を同時に進める相間並列化という,2レベルの並列計算手法を導入し,多数の粒子を扱う高効率の計算が実行可能である.(5)領域分割法の特徴の1つである,複雑形状領域(実際の分岐水路や土砂バイパス等)への適用性が優れている.(6)粒子の分布状況や,粒径ごとの粒子のフローパターンを可視化することが可能であり,この機能により粒子の混合あるいは分級状況を把握することができる.
上記のような数値解析手法を開発し,固気および固液混相流を対象とした数値計算を行った.その結果,水平および傾斜した回転円筒中における粒径と密度が異なる二成分粒子が混合,あるいは偏析する状況が数値計算で適切に再現できることが確認された.
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Research Products
(6 results)
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[Publications] 牛島 省, 禰津 家久: "多成分粒子流に対する3次元並列計算法と成分別粒子パスラインによる数値可視化"可視化情報学会論文集. Vol.21, No.12. 159-164 (2001)
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[Publications] 牛島 省, 禰津 家久: "流体・粒子間相互作用を考慮した振動流中の不均一粒子群の3次元並列計算"海岸工学論文集. 第48巻. 471-475 (2001)
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[Publications] 牛島 省, 禰津 家久, 長谷 直子: "大粒径粒子を含む衝突噴流の乱流特性に関する実験的研究"応用力学論文集. vol.4. 565-572 (2001)
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[Publications] S.Ushijima, I.Nezu: "Parallel computation of oscillating flows including granular mixture"8th International Symposium on Flow Modeling and Turbulence Measurements (FMTM2001). (2001)
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[Publications] S.Ushijima, I.Nezu, N.Hase: "Turbulence modification in the particle-laden jets impinging on a flat plate"Proceedings of the 3rd International Symposium on Measurement Techniques for Multiphase Flows. 286-292 (2001)
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[Publications] S.Ushijima, I.Nezu: "Parallel computation and numerical visualization for non-uniform particles mixed in inclined rotating cylinder"Proceedings of the 6th Asian Symposium on Visualization. 131-1-131-6 (2001)
