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大規模固体-流体連成シミュレーションのための数値解析アルゴリズムの開発

大规模固液相互作用模拟数值分析算法的开发

基本信息

批准号：
19J22534
负责人：
森勇稀
金额：
$ 1.98万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は主に大物体を伴う固体-流体混相流のための数値解析手法の開発を行った。固体-流体混相流は多様な産業用装置に現れる流れであるため、現象の把握は学術的のみならず産業的にも非常に大きな意義を持つ。その中でも大物体を伴う固体-流体混相流は、産業用廃棄物のための流動層焼却炉など、産業的にも重要な装置に現れる流れである。固体-流体混相流では内部の現象を実験によって把握することが困難である場合が多いため、数値解析の応用が期待されている。固体-流体連成シミュレーションにおいては固相粒子を離散要素法(Discrete Element Method, 以下DEMと記す)、流体相を数値流体力学(Computational Fluid Dynamics, 以下CFDと記す)によって解析するDEM-CFD法が広く用いられている。DEM-CFD法は様々な体系で妥当性が確認されている有効な手法であるが、流体相の解析に局所体積平均化を行っているため、固相物体の大きさに制限があり、大物体を伴う固体-流体連成問題を解析することが非常に困難であった。この問題に対し、本年度の研究ではDEM-CFD法において大物体が固体相に及ぼす影響をDEM、流体相に与える影響を埋込境界法(Immersed Boundary Method)によって解析する大物体モデルの開発を行った。また、開発手法の妥当性を検証するため、開発手法によって大物体が含まれる流動層の数値解析を行い、数値解析結果を既存の実験結果と比較した。その結果、数値解析結果は実験結果と定性的、定量的によく一致しており、本研究で開発した手法により大物体を伴う固体-流体混相流を正確に模擬することができるということが示された。

This year, we focus on the analysis of the number of large objects and solid-fluid miscible flow. Solid-fluid miscible flow multi-phase equipment for industrial use shows that there are significant differences in the operation of solid-fluid miscible flow, which means that it is very important for the industry of science and technology. A large object is accompanied by a solid-fluid miscible flow, a solid-fluid miscible flow is used in an industrial equipment, and a low-temperature flow is found in the important equipment of the industry. Solid-fluid miscible flow, internal flow, solid-fluid miscible flow. Solids-fluids are linked into solid particles and solid particles. The bulk element method (Discrete Element Method, the following DEM memory), the fluid phase count (Computational Fluid Dynamics, the following CFD memory), the DEM-CFD method, and the DEM-CFD method are used. The appropriateness of the DEM-CFD method confirms that there are some problems in the analysis of the fluid phase, such as the average of the fluid phase, the average of the solid phase, the limit of the solid phase, and the problem of solid-fluid problems. This year, the DEM-CFD method is used to analyze the solid phase and shadow of large objects, and the fluid phase and shadow buried boundary method (Immersed Boundary Method) is used to analyze large objects. It is appropriate to use the appropriate method to analyze the flow of large objects, to analyze the results of the analysis, and to compare the results of the existing results. The results of the experiment and numerical analysis showed that the qualitative and quantitative results were consistent with each other. In this study, the simulation of large objects with solid-fluid miscible flow is correct.

项目成果

期刊论文数量（16）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

DEM-CFD法におけるdensity scaling法の有効性検証

DEM-CFD方法中密度缩放方法的有效性验证

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
森勇稀;酒井幹夫;Y. Mori and M. Sakai;森勇稀;森勇稀
通讯作者：
森勇稀

Coarse graining DEM simulations of a powder die-filling system

粉末模具填充系统的粗粒 DEM 模拟

DOI：
10.1016/j.powtec.2020.05.063
发表时间：
2020
期刊：
Powder Technology
影响因子：
5.2
作者：
Widartiningsih Putri Mustika;Mori Yuki;Takabatake Kazuya;Wu Chuan-Yu;Yokoi Kensuke;Yamaguchi Akira;Sakai Mikio
通讯作者：
Sakai Mikio

On artificial density treatment for the pressure Poisson equation in the DEM-CFD simulations