新しい混相乱流モデルに基づく火砕流の数値計算手法の開発と流動構造の解析

基于新型多相湍流模型的火山碎屑流数值计算方法开发及流结构分析

• 批准号: 09750589
• 负责人: 二瓶 泰雄
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 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: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750589/
• 关键词: GALモデル; LESモデル; 高濃度混相乱流; 粒子間力; シートフロー; 高濃度流動層; 数値シミュレーション; 大規模渦構造; LES; 火砕流; 混相乱流; 大規模環境流体

研究代表者は、最近火砕流のような「大規模・高粒子濃度」混相乱流場へも適用可能な新しい混相乱流モデル(GAL-LES model)を開発しており、このGAL-LESモデルを火砕流へ適用し得る数値モデルへ発展させ、その数値解析に基づいて火砕流内部の流動構造を解明することを目的として研究を遂行・発展させている。今年度においては、まず、混相乱流モデルであるGAl-LESモデルの妥当性を検証するために、典型的な二相乱流場である固液及び気泡プルームに関する数値解析を実施し、既存の実験で観察されているような大規模渦構造を再現した。、また、計算結果と実験結果における平均流速分布などに関する定量的な比較を通じて、本モデルの有効性が確認された。このようなことは、火砕流上部における低濃度二相流場への適用性の検証になるものと考えられる。次に、火砕流下部に存在する高粒子濃度領域での粒子運動の物理素過程に関して、新たにモデリングし、粒子モデルであるGALモデルへ組み込むことを試みた。具体的には、粒子間衝突・接触力に関して、気体分子運動論をベースとして定式化し、粒子運動の平均速度、速度分散の再評価を行った。この粒子間力効果を取り入れたGAL-LESモデルを高濃度混相乱流場の一例である海岸漂砂の一形態であるシートフロー現象に適用した。その結果、本モデルは、同時に行こなわれた検証用実験で見られたような大規模渦の発生・発達に関する非定常プロセスを再現することに成功した。このように、本研究では、火砕流上部、下部の運動特性を合理的に反映し得る数値計算手法を開発することに成功した。

The representative of the research, the recent fire flow experiment, the large-scale high particle density miscible flow field, the new mixed phase turbulence field, the new mixed phase turbulent flow field, the new mixed phase turbulent flow field (GAL-LES model), the new mixed phase turbulent flow field (GAL-LES model), the new mixed phase turbulent flow field (GAL-LES model), the new mixed phase turbulence field (GAL-LES model). In order to analyze the number of people, it is necessary to analyze the internal flow of the fire flow, and to understand that the purpose of the study is to carry out the exhibition. This year, the current year is due to increase the accuracy of GAl-LES, the typical two-phase turbulence field, the solid-liquid and bubble phase analysis, the existing data analysis, and the large-scale modeling. The results of the calculation show that the average velocity distribution is much higher than that of the average velocity distribution, and that the quantitative comparison of the average velocity distribution is reliable. In the upper part of the fire flow, the temperature field of the two-phase flow with low temperature is very low and the temperature is very low. In the lower part of the fire flow, there are high particle concentration field, high particle temperature field, high temperature field, high temperature The specific contact force of particles, the contact force of particles, the dynamics of body and molecules, the formulation of particles, the average velocity of particles and the dispersion of velocity. The force of particles is taken into the high-intensity mixed turbulence field of GAL-LES particles. An example of coastal sand drift is used. The results of the test, the result of this experiment, and the success of the model model in the same period of time have been successfully verified by the unsteady model. In this study, the movement characteristics of the upper and lower parts of the fire flow are reasonably reflected. The calculation method is successful.

项目成果

Yasuo NIHEI, Kazuo NADAOKA: "Improvement of GAL model for convective transport simulation" International Conference on Muluphase Flow'98. (In press). (1998)

Yasuo NIHEI、Kazuo NADAOKA：“对流传输模拟的 GAL 模型的改进”多相流国际会议98。

二瓶泰雄・灘岡和夫: "GAL-LESモデルに基づく分散性二相乱流に関する数値解析" 日本機械学会論文集B編. 66巻619号(掲載決定). (1998)

Yasuo Nihei 和 Kazuo Nadaoka：“基于 GAL-LES 模型的分散两相湍流的数值分析”，日本机械工程师学会学报，B 版，第 66 卷，第 619 期（1998 年）。 ）

灘岡和夫・二瓶泰雄・中村則保: "非対称振動流場におけるシートフロー状流動層の乱流構造に関する研究" 海岸工学論文集. 45巻1号. 476-480 (1998)

Kazuo Nadaoka、Yasuo Nihei 和 Noriyasu Nakamura：“非对称振荡流场中片流流化床的湍流结构研究”，海岸工程学报，第 45 卷，第 1. 476-480 期（1998 年）。

二瓶泰雄・灘岡和夫: "移流シミュレーションに対するGALモデルの高精度化とその適用性" 土木学会論文集. II-41. 137-149 (1997)

Yasuo Nihei 和 Kazuo Nadaoka：“GAL 模型的高精度及其对平流模拟的适用性”日本土木工程师学会会议记录 II-41 (1997)。

二瓶泰雄・灘岡和夫・中村則保: "粒子濃度が鉛直二次元固液二相噴流の乱流特性に及ぼす効果" 土木学会水工学・論文集. 42(掲載決定). (1998)

Yasuo Nihei、Kazuo Nadaoka 和 Noriyasu Nakamura：“颗粒浓度对垂直二维固液两相射流湍流特性的影响”，日本土木工程师学会论文集，水利工程学报，42（已出版）。 (1998)