Study of non-similarity in multiphase turbulent transport on the basis of unified averaging equations

基于统一平均方程的多相湍流输运非相似性研究

• 批准号: 19H02066
• 负责人: 梶島 岳夫
• 金额: $ 10.82万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H02066/
• 关键词: 流体工学; 混相流; 乱流; 粒子; 数値シミュレーション

混相流と乱流の物理モデルの統合を目標として、混相および乱れに対して明示的に定義された共通の空間フィルターで粗視化する統合平均方程式を構築する。これまでに実施されている混相乱流のラージ エディ シミュレーション（LES）では、乱流と混相に対してそれぞれの従来型モデルが流用・結合されるのが現状であり、混相乱流としての統一的な扱いは完成されていない。そこで、検査体積と各相体積率の変化を考慮した統合平均の方法を提案するための研究を開始した。2022年度の研究成果は以下のとおりである：（１）大規模直接数値計算（DNS）によるデータベースを構築するため、2019年度に作った単相乱流計算コードに対して、2020年度には固体粒子モデル、さらに2021年度には伝熱モデルを組み込むことにより、高濃度固液二相乱流伝熱の計算プログラムを完成させた。2022年度から、温度差のある鉛直平行平板間の単相および固液二相の乱流について、長時間の時間進行を実行し、DNSデータベースの構築を開始した。（２）高濃度の固液二相流を扱うためには固体粒子間の狭隘流路におけるスクイズ流れの影響が大きくなるので、潤滑が支配的な流れ場まで適用できるよう、独自の拡張潤滑モデルを組み込んで埋め込み境界法を発展させた。また、拡張潤滑モデルを壁面の滑りを考慮した形に発展させた（2023年度にMicrofluidics and Nanofluidicsに掲載予定）（３）混相乱流の統一的な平均化方程式の構築に向けては、粒子の表面応力の非等方性を考慮した粒子-流体の相互作用モデルを導いた。また、乱流のサブグリッドスケール（SGS）モデルに関する提案を学術雑誌で公表した。

Mixed phase flow and turbulence physical integration purpose, mixed phase flow and turbulence explicit definition, common space, coarse visualization, integration average equation construction The mixed phase turbulence and the unified turbulence are completed in the present situation. The study of the volume of each phase and the volume ratio of each phase shall be carried out in consideration of the proposal of the integrated averaging method. The research results in 2022 are as follows: (1) large-scale direct numerical calculation (DNS) for the construction of turbulence, single-phase turbulence calculation for 2019, solid particle turbulence calculation for 2020, and high-concentration solid-liquid two-phase turbulence calculation for 2021. In 2022, the temperature difference between the vertical parallel plates and the turbulence between the solid and liquid phases was reduced, and the construction of the DNS was started. (2) The influence of solid-liquid two-phase flow with high concentration on narrow flow path between solid particles is greatly influenced by the flow field dominated by lubrication. (3) Construction of uniform averaging equations for mixed-phase turbulence, consideration of anisotropy of particle surface forces, and guidance for particle-fluid interactions. A proposal for a study on turbulence and turbulence is publicly available.

项目成果

A NEW IMMERSED STRESS METHOD BASED ON VOLUME AVERAGE

一种基于体积平均的新浸入应力方法

• 发表时间: 2019
• 作者: Toshiaki Fukada;Shintaro Takeuchi;Takeo Kajishima
• 通讯作者: Takeo Kajishima

界面垂直方向圧力分布を考慮した潤滑モデルを埋め込む粒子流れ解法

一种颗粒流求解方法，嵌入考虑界面垂直压力分布的润滑模型。

• 发表时间: 2022
• 作者: Takeuchi Shintaro;Miyamori Yuri;Gu Jingchen;Kajishima Takeo;Takeo Kajishima;梶島岳夫;橋本健人;祝峻太郎
• 通讯作者: 祝峻太郎

Flow reversals in particle-dispersed natural convection in a two-dimensional enclosed square domain

二维封闭方形域中粒子分散自然对流的流动逆转

• DOI: 10.1103/physrevfluids.4.084304
• 发表时间: 2019
• 期刊: Physical Review Fluids
• 影响因子: 2.7
• 作者: Takeuchi Shintaro;Miyamori Yuri;Gu Jingchen;Kajishima Takeo
• 通讯作者: Kajishima Takeo

乱流のLarge Eddy Simulationの課題

湍流大涡模拟挑战

• 发表时间: 2020
• 作者: Takeuchi Shintaro;Miyamori Yuri;Gu Jingchen;Kajishima Takeo;Takeo Kajishima;梶島岳夫;橋本健人;祝峻太郎;梶島岳夫
• 通讯作者: 梶島岳夫

Lubrication pressure model in a non-negligible gap for fluid permeation through a membrane with finite permeability

流体通过有限渗透率膜的不可忽略间隙中的润滑压力模型

• DOI: 10.1103/physrevfluids.6.114101
• 发表时间: 2021
• 期刊: Physical Review Fluids
• 影响因子: 2.7
• 作者: Takeuchi Shintaro;Fukada Toshiaki;Yamada Shuji;Miyauchi Suguru;Kajishima Takeo
• 通讯作者: Kajishima Takeo