3次元流れの平衡および非平衡乱流モデルの評価と改良

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乱流モデルの評価・改良を行うためには、使用する乱流モデルやその係数の値などを変えて繰り返し流れ場の数値計算を行う必要があるため、信頼性が高く効率の良い流れの数値解析コードと演算能力や記憶容量の優れた計算機が必要となる。そこで、今回の科学研究補助金(奨励研究(A))を用いて次のよう研究を行った。1 備品として現有のワークステーション用の増設メモリー(HP・A2512A)を購入し、より多くの格子点を用いた乱流の数値計算が出来るようにした。2 非圧縮性流れに対する乱流モデルの評価を行うために、擬似圧縮性ナビエ・ストークス方程式に対する信頼性が高く、特性時間法や多重格子法を用いた効率の良い数値計算を開発し、ディフューザや曲がり流路内乱流の数値計算を行い、実験データとの比較を行った。その結果、十分に格子点をとると、大きな剥離を伴うディフューザ内流においても、圧力係数を定性的に良く予測出来ることが確認できた。3 圧縮性流れに対する乱流モデルの評価を行うために、圧縮性ナビエ・ストークス方程式に対しても同様に信頼性が高く効率の良い数値計算法を開発し、翼周りの流れの数値計算を行った。現在、実験データとの比較検討中である。4 全く新しい概念の数値計算法であるグリッドレス法を用いた乱流の数値解析コードを開発し、その信頼性の検討を行った結果、従来の差分法と比較して、複雑な形状の流れ場に対する自由度がより高く、信頼性も同程度優れていることが確認出来た。