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実在の流体からなる全マッハ数気液混相流のための数値解法の開発

真实流体全马赫数气液多相流数值求解方法的发展

基本信息

批准号：
20K04288
负责人：
申炳録
金额：
$ 2.75万
依托单位：
University of Miyazaki
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K04288/
关键词：
流体工学数値流体力学気液混相流全マッハ数流れ

项目摘要

本研究では，前処理法を基盤に多成分実在流体の混相流解析に包括的に対応できる状態方程式の定式化と，圧縮性-非圧縮性流れの非定常高効率計算のための数値流束関数を提案し，全マッハ数の気液混相流のための新しい数値解法の創出を目的とする．今年度はまず，相変化を伴なう熱力学的特性の著しい混相流解析に対応できる数値解法のため，去年度から取り組んで熱力学的に導かれた一般状態方程式をベースとして構築した状態方程式を，温度効果が異なる幾つかの媒体におけるキャビテーション問題を解析し，提案式の有効性を確認した．一方，実在流体からなる混相流に対応できる相変化モデルのため，計算上都合の良いキャビテーションの均質媒体モデルに適用可能な相変化モデルに絞り，蒸発率と凝縮率に基盤して今まで提案された既存のモデルを評価し，極限環境下での水や液体燃料など温度効果が著しい気液混相流に対応できるモデリングについて知見を得た．しかし，実在流体の物性値のためIAPWSやNISTのデータベースを引用する際かかる計算負荷については検討の余地がある．次に，初年度から続けている広い範囲の音速分布を伴う混相流のための非定常前処理数値スキームについては，解法の安定化のため上流差分を導入するとき，前処理行列を非粘性項のみに適用し前処理された数値流束を用いて近似リーマン解法を構成することで安定性を確保した．また，時間微分項の扱いにおいは，原始関数を未知変数とする双曲型の方程式を積分することで，数学的な観点からも時間に対して整合性を損なうことのない数値解法を構築した．これらの研究成果の一部は2022年度開催のWCCM-XVを含めいくつかの国内外の学会で発表され，国際学術誌にも投稿した．

In this paper, we propose the formulation of the equation of state for the analysis of multiphase flow in multi-component fluids by the pretreatment method, and propose the numerical value of the unsteady high efficiency calculation for compression-non-compression flows. This year, the phase transformation is accompanied by the thermodynamic characteristics of the analysis of the mixed phase flow, the numerical solution, the last year, the selection of the group of thermodynamics, the general equation of state, the construction of the equation of state, the temperature effect of the different media, the analysis of the mixed phase flow problem, the validity of the proposed formula is confirmed. On the one hand, in the case of mixed phase flow in fluid, the phase change and the phase change in homogeneous medium can be applied to the calculation. The phase change and the evaporation rate and the condensation rate can be applied to the substrate. The existing phase change and the temperature of water and liquid fuel can be evaluated under extreme conditions. In addition, there is room for discussion on the calculation of load when the physical properties of fluids are quoted by IAPWS and NIST. In the second stage, the velocity distribution of sound in the initial stage is accompanied by the unsteady pre-treatment number of mixed phase flow, the stability of the solution is stabilized, and the upstream difference is introduced. The pre-treatment number of non-viscous terms is applied to the pre-treatment number of mixed phase flow. The time differential term is not the same as the original relationship. The hyperbolic equation is integrated into the original relationship. The mathematical solution is constructed. A part of the research results will be published in WCCM-XV in 2022, including reports from domestic and foreign societies and contributions to international academic journals.