新たな固相モデルに基づく固体-流体混相乱流LESモデルの開発と汎用化

基于新固相模型的固液多相湍流 LES 模型的开发和推广

• 批准号: 07750593
• 负责人: 二瓶 泰雄
• 金额: $ 0.64万
• 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: 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/grant/KAKENHI-PROJECT-07750593/
• 关键词: LES; GALモデル; 固体-流体混相乱流; オイラーラグランジュ; 粒子プルーム; 大規模渦; 格子・空間平均; 再配分操作

土石流や土砂輸送問題などの土木分野でよく見られる「大規模・高粒子濃度」混相流場へも適用可能な、従来の混相乱流モデルの枠組みと大きく異なる新たな数値モデル(GAL-LESモデル)を構築した。このモデルの大きな特長は、1)超多粒子系の運動を計算機負荷を軽減した形で計算し、2)粒子衝突や接触などの粒子運動の素過程を合理的に表現し、3)高精度乱流モデルであるLESを混相流場へ拡張をする、という3点である。さらに、高濃度領域へ本モデルを適用可能にするために、高濃度領域において重要な支配因子の一つとなる粒子衝突に関して、衝突力を粒子に及ぼす確率外力として取り扱うことを通じて、粒子平均速度や分散に関する評価式を導出した。そして、この数値モデルの開発を通じて、そのプログラムコードを構築した。それを用いて高濃度混相流の基本的な一例である高濃度水平流動層(スラリー輸送問題)に本モデルを適用したところ、粒径や密度などの粒子条件により大きく変化する流動層特有の流動様式に関して実験結果と計算結果は良好に一致し、本モデルの有効性・妥当性が検証された。時間平均モデルの枠組みで捉えられている既存の混相流モデルでは、水平流動層の流動様式を予測し得るものはこれまで存在し得ず、このようなことは本モデルの新規性の一面を示す一例となり得る。

Debris flow and sand transport problems are divided into civil and civil fields."Large scale and high particle concentration" mixed phase flow is applicable to the possibility of construction of new numerical value (GAL-LES) for mixed phase turbulence. 1) Reduce the computer load on the motion of ultra-multiple particle systems, 2) Reasonably represent the elementary process of particle collision and contact, 3) Increase the turbulence of LES and mixed phase flow. In addition, in the high concentration field, the important factors such as particle collision, collision force, particle dispersion and external force are derived. In addition, the number of open spaces and the number of open spaces are also included. For the basic example of high concentration mixed phase flow, the high concentration horizontal flow layer (transportation problem) is suitable for the particle conditions such as particle size, particle density and particle size. The calculation results are in good agreement with each other, and the validity of the flow layer is verified. The time-averaged mixed phase flow model is obtained by predicting the flow model of the horizontal flow layer.

项目成果

二瓶,灘岡: "粒子応答特性を考慮したGAL-LESモデルによる混相プルームの数値解析" 数値流体力学シンポジウム講演論文集. 9. 375-376 (1995)

Nihei，Nadaoka：“考虑粒子响应特性，使用 GAL-LES 模型对多相羽流进行数值分析”计算流体动力学研讨会论文集。9. 375-376 (1995)。

Nadaoka,Nihei,Yagi: "A New Frame work for LES Modeling of Solid-Fluid Phase Turbu lent Flow" Proc.2nd Int.Conf.Multiphase Flow ′95-KYOTO. 2. 71-74 (1995)

Nadaoka、Nihei、Yagi：“固相湍流 LES 建模的新框架”Proc.2nd Int.Conf.Multiphase Flow 95-KYOTO。

二瓶,灘岡: "GAL-LESモデルを用いた気泡プルームの数値計算" 混相流シンポジウム. 14. 124-127 (1995)

Nihei，Nadaoka：“使用 GAL-LES 模型进行气泡羽流的数值计算”多相流研讨会。14. 124-127 (1995)

灘岡和夫,二瓶泰雄,八木実: "新しい国相モデルに基づく固体-流体混相乱流LESモデルの開発" 土木学会論文集. No.534. 61-73 (1996)

Kazuo Nadaoka、Yasuo Nihei、Minoru Yagi：“基于新相模型的固液多相湍流 LES 模型的开发”日本土木工程师学会学报第 534 期。61-73（1996 年）。

二瓶,灘岡,八木: "新しい混相乱流モデルを用いた高濃度流動層に関する数値シミュレーション" 土木学会海岸工学論文集. 42. 531-535 (1995)

Nihei、Nadaoka、Yagi：“使用新的多相湍流模型进行高度浓缩流化床的数值模拟”日本土木工程师学会会议录，海岸工程 42. 531-535 (1995)。