2020 Fiscal Year Annual Research Report
BVD原理に基づく圧縮性自由界面多相流の高性能数値解法の確立と展開
| Project/Area Number |
18H01366
|
|---|
| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
肖 鋒 東京工業大学, 工学院, 教授 (50280912)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山下 晋 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究職 (80586272)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | 数値流体力学 / 圧縮性流れ / 自由界面多相流 / 移動境界 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度は本研究計画で提案したBVD法に基づく圧縮性自由界面多相流数値モデルの実用性を高めると共に、関連分野の挑戦的課題の解決に向けてさらに研究を展開した。
・二次元および三次元の非構造格子におけるMUSCL-THINC-BVD解法を開発した。非構造格子において，各セル境界面の変差値（BV）の総和が最小になるようにBVDアルゴリズムを考案し、MUSCLと複数の勾配パラメーターを持つTHINC法を候補関数とするBVD再構築法の開発に成功した。また、二次曲面を用いた多次元THINC法を適用することによって圧縮性流れに対する数値解の精度を大きく改善した。自由界面を伴う拡大管内のRichtmyer-Meshkov不安定性のシミュレーション において、従来手法に比べ、本モデルはより安定かつ精確な計算結果が得られることを検証した。
・VOF法とLevel set法を完全に統一した自由界面捕獲法としてTHINC-Scaling法を開発した。THINC関数のスケーリング変換を用い、体積率関数と符号付き距離関数間の直接変換により、界面を高次多項式で表現するとともに、体積率を制約条件として用いることで保存性を有する新しい高精度自由界面捕獲法の構築に成功した。これによって、従来まったく異なる自由界面の表現関数であるVOF関数とLevel set関数はTHINC再構築関数の二つの側面としてみなすることができる。
・「６つ方程式」モデルに基づく相変化を含む数値モデルを開発した。代数型の相変化モデル、または二相の温度と圧力の緩和計算モデルを取り入れることで、蒸発および凝縮など物理過程の定式化を構築した。さらに、BVD再構築法を適用することによってキャビテーションなど相変化現象に伴う自由界面を鮮明に解像することを実現した。相変化を伴うベンチマーク問題を通して実証を行い、既存手法に比べ、その優位性を示した。
|
| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
|
