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

点击翻译按钮获取中文摘要

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．