圧縮性乱流に対する直接シミュレーションコードの開発

点击翻译按钮获取中文摘要

今回の科学研究費補助金(重点領域研究(2))をもちいて次のような研究を行った。1 圧縮性ナビエ・ストークス方程式に線の方法を適用し、空間微分項の離散化に修整微分求積法を、時間積分に4次精度ルンゲ・クッタ法を用いた直接シミュレーションコードの作成を行った。2 上記の数値計算法の作成に必要な複雑な数式処理および直接シミュレーション結果の画像処理を行う目的で設備備品としてパーソナルコンピュータを購入した。3 作成した圧縮性ナビエ・ストークス方程式の直接シミュレーションコードの検証および圧縮性乱流の特徴を把握する目的で、最初に2次元等方性乱流の計算を行った。その結果、初期乱れのマッハ数および初期の密度変動の組み合わせにより、圧縮性の影響があまり見られない非圧縮性および準非圧縮性乱流、圧縮性の影響が少し見られ弱い衝激波が存在する場合もある低マッハ数乱流、強い衝撃波が存在する高マッハ数乱流等に分類出来ることが確認できた。4 上記の圧縮性ナビエ・ストークス方程式の直接シミュレーションコードに、さらに化学反応物と生成物の反応拡散方程式を付け加え、放熱を考慮した化学反応を伴う混合層の直接数値シミュレーションを行った。その結果、化学反応に伴う発熱の熱拡散が増加すると、混合層外からの質量の取り入れが減少する傾向が現われ、反応の促進にはマイナスであることが確認出来た。