複数気泡を含む多相流の直接数値シミュレーションによる研究

含多气泡多相流的直接数值模拟研究

• 批准号: 10750660
• 负责人: 金井 亮浩
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-10750660/
• 关键词: 気泡流; 直接数値シミュレーション; 密度関数法; 乱流境界層

本研究では密度関数法を採用し、複雑な変形にも対応可能なコードを開発した。また、周期境界を用いた計算領域において、時間的に定常な状態を作り出すため、それぞれの気泡をフラッキングし、お互いに近づいてもそれぞれの界面を維持するような方法を開発した。この手法を用い、チャンネル内乱流境界層中に複数の気泡が存在する計算を行い、マイクロバブルによる摩擦抵抗低減のメカニズム解明を行った。計算領域は最小限の乱流構造が含まれるように設定した。気泡個数は108個である。上部の壁では摩擦抵抗の減少が見られたが、下部の壁では減少しなかった。上部壁近傍ではボイド率のピークが存在し、流れ方向速度の変動分は壁近傍で減少している。下部壁近傍ではボイド率のピークがなかった。これは壁近傍にできるだけ多くの気泡を配置させることにより、摩擦抵抗低減率を増加させることができるという実験結果とも合致している。また、ボイド率が十分でない場合には逆に乱流エネルギーが増加することが分かる。壁速度で無次元化した速度プロファイルに関しては、摩擦抵抗が減少している壁側ではバッファー領域の部分が外側へ伸びていることが分かった。渦構造に着目すると、摩擦抵抗低減が起きる場合には、壁近傍のせん断渦のシート状の構造が気泡により形成されないことが分かった。従って、せん断渦の壁からの剥離から生じると考えられる縦渦(バーステイング)の発生が抑制され、剥離下に見られる速度の遅い部分ストリークも見られなくなっている。このため乱流エネルギーが小さくなり、摩擦抵抗低減につながっているものと考えられる。

In this study, it is possible to use the density method and copy the density method to start the test. The cycle and cycle boundaries are calculated in the field of calculation, the steady state of time is used for the output of the system, the operating cycle is closed, and the interface is closed to maintain the performance of the system. There is a calculation line in the complex number bubble in the internal turbulence realm, and the friction resistance is low. The calculation domain minimum limit turbulence device includes the threshold setting device. The number of bubbles is 108. The upper wall has less friction resistance and the lower wall has less friction. The temperature distribution near the upper wall and the velocity in the direction of the flow are less than those near the wall. The rate of the lower wall is close to the lower wall. Near the wall, there are many kinds of bubbles in the configuration, the friction resistance is low, and the friction resistance is low. The results show that the results are good. The rate of infection is very high, and the rate is very high. The wall velocity is dimensionless, the velocity is very high, the friction resistance is very low, and the wall velocity is very high. The friction resistance is low, and the friction resistance is low. In the first place, the wall is broken, the wall is cut, and the wall is peeled. In this way, the suppression is made, the speed is peeled, and the speed is peeled. Low friction resistance, low friction resistance, low friction resistance and low friction resistance.

项目成果

金井亮浩,宮田秀明: "密度関数法による気泡流に対する直接数値シミュレーション" 日本造船学会論文集. 185(予定). (1999)

Akihiro Kanai、Hideaki Miyata：“使用密度泛函方法直接数值模拟气泡流”日本造船学会汇刊 185（计划）（1999 年）。