乱流熱流束モデルの提案と複雑乱流熱流動場解析手法の確立

点击翻译按钮获取中文摘要

乱流熱流束モデルに関しては,モデル定数の影響について検討を加えた.特に圧力・温度勾配相関項のモデル化に特徴のあるJones-Musongモデルを対象にモデル定数の検討を行った.J-Mモデルの場合,モデル定数は場所によらず一定の値を有するが,壁面からの距離の関数として壁面の影響を考慮した.解析結果は実験と比較したが主流方向の乱流熱流束は多少改良されたがすべての物理量で大きく改良されたとは言い難く更なるモデルの改良が必要であることを示した.乱流熱流束モデルを構成する各項の評価,3次相関テンソルの再構築などの検討が今後必要である.複雑乱流場の流れに対しては非ニュートン乱流に関する数値予測を行った.同心二重円管路流れを対象に,乱流モデルには代数応力モデルを,構成方程式にはべき乗則モデルを用いて三次元解析を行った.その際,二重円管の内円管が回転する場合の計算も同時に行い,解析結果を実験結果と比較した.ニュートン流体における乱流モデルの妥当性についても検討する意味から,ニュートン流体における計算も行ったが実験値を良好に再現しモデルの妥当性を確認した.非ニュートン流体に関しては,主流方向平均速度,および垂直応力分布を比較的良好に予測するが,断面方向の垂直応力を大きく予測することになり実験値と大きく異なる結果となった.この差異要因について検討し,ニュートン流体と非ニュートン流体の再配分機構が異なると言う仮設のもと,再配分化の割合を変えて再計算を行った.その結果,断面方向の垂直応力を比較的良好に予測し先の仮説が正しいこと,および非ニュートン流体における新たな乱流モデルの提案を行った.