希薄気体流れの数値解析におけるDSMC/NSハイブリッドスキームの開発

开发用于稀气流数值分析的 DSMC/NS 混合方案

• 批准号: 07650194
• 负责人: 松本 裕昭
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07650194/
• 关键词: 希薄気体流れ; DSMC法; Navier-Stokes方程式; 局所クヌーセン数; クヌーセン層; ハイブリッド

本研究では、Navier-Stokes方程式による解析が困難とされる希薄気体流れの領域を、工学上必要とされる精度内で、Navier-Stokes(NS)方程式により解析する手法の開発を目標として、連続流の仮定が成り立たないクヌーセン層のモデル化、および希薄気体流れ領域の解析手法で現在のところ最も信頼性の高いDSMC法とNS方程式による解析手法のハイブリッドスキームの開発を目的としている。本年度研究実績として以下の結果が得られた。1.平板まわりの希薄気体流れをDSMC法およびNS方程式による解析法を用いて広い範囲のクヌーセン数、マッハ数にわたり詳細に解析した。その結果、局所クヌーセン数が0.05以上となる領域で、NS方程式の適応が困難となることが判明した。2.局所クヌーセン数が0.05以上となる領域に対して、NS方程式による解析にDSMC法の結果を取り入れた計算コードを作成し、それを検証したところ全領域でDSMC法の解と一致することが分かった。従って、クヌーセン層のモデル化等によりNS方程式の解析手法が希薄気体領域の解析に拡張できる可能性のあることが確認された。3.DSMC法の解析結果を基にクヌーセン層の速度分布の相似性を検討した。平板近傍気体の速度勾配および、平板と垂直方向の温度から計算した摩擦速度を用いると、平板近傍の速度分布にある程度の相似性があることが判明した。更に詳細な検討をおこなえば、よりよい相似則が構成できる可能性があり、一般性のあるクヌーセン層のモデル化ができると考えられる。

This study is aimed at solving Navier-Stokes equations with difficulty and engineering necessity within the domain of thin gas flow, and developing analytical methods for Navier-Stokes(NS) equations. The analytical method of thin fluid flow field is based on the DSMC method and NS equation. The results of this year's study are as follows: 1. The thin fluid flow in a flat plate is analyzed in detail using analytical methods such as the DSMC method and the NS equation in terms of the number of clicks and the number of clicks. The result is that the number of local equations is more than 0.05, and the problem of adapting NS equations is difficult to determine. 2. For example, if the number of entries is greater than 0.05, the domain is equal to or equal to the NS equation, and the result of the DSMC method is obtained by calculating the entries, generating the entries, verifying the entries, and solving the DSMC method in the entire domain. The analysis method of NS equation is confirmed by the possibility of analysis in thin body domain. 3. The similarity of velocity distribution in different layers is discussed. The similarity of velocity distribution near a flat plate and temperature distribution near a flat plate can be determined by calculating friction velocity. In more detail, the author discusses the possibility of forming a group, and the general problem of forming a group.