気液混相乱流・熱物質移動の統一的直接数値計算手法の開発

气液多相湍流与热传质统一直接数值计算方法的发展

基本信息

批准号：
17760161
负责人：
山本義暢
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760161/
关键词：
数値流体力学混相乱流直接数値計算乱流熱物質移動

项目摘要

本年度は,せん断乱流場の最も基本的な流動場であるチャンネル乱流を対象とした解析を実行した.計算機負荷低減のためミニマム流を対象とした十分に発達した気泡乱流場(乱流レイノルズ数150の液相乱流場中に,気泡径約1mmの気泡を4個混入)を初期条件とし乱流粘性時間で約500程度の時間積分を行った。得られたDNSデータベースを用いた解析の結果、気泡周りの運動量においては、気泡周りの面積分を行う際にガウスの定理を用い体積積分に置き換えて評価した場合、誤差が大きいことが判明した.従って気泡界面の法線ベクトルを求め面積分を行う手法が適切であることが分かった。また気泡に働く総力を算出するために気泡の加速度を算出することにより精度よく評価できることが分かった.さらに気液混相乱流場の大規模直接数値計算手法へ拡張することを目的とし、層状性気液混相乱流場及び気泡群を対象とした流動場に対しベクトルチューニングを施し、地球シミュレータ上で性能評価を行った結果、気泡80個程度含んだ大規模計算(31ノード(×8CPU)においてベクトル化率98%以上、並列化率99%以上の高速演算が可能となった。また層状性気液混相乱流場においても17ノード(x8CPU)において同様の性能がえられることを確認した。以上により、当初の目的である層状性・分散性気液混相乱流場の統一的大規模直接数値計算手法を確立することができた.

今年，我们对通道湍流进行了分析，这是剪切湍流场最基本的流场。为了减少计算机负载，我们使用了一个发达的气泡湍流场（四个气泡直径约为1毫米，在液相湍流中混合了150个湍流雷诺数为150的气泡），并以大约500的速度积分进行时间整合，并具有大约500的速度。使用所获得的DNS数据库的分析表明，当使用高斯定理评估气泡周围的动量时，误差很大，在执行气泡周围的区域时用体积积分代替了误差。因此，发现找到气泡界面的正常向量并使用该区域的方法是合适的。还发现，可以通过计算气泡的加速度来准确地进行评估以计算作用在气泡上的总力。此外，为了扩展到用于气体混合阶段湍流场的大规模直接数值方法，分层气体混合相湍流场的流场和气泡组的流场是矢量调整，并且在地球模拟器上进行了性能评估。结果，在大规模计算（31个节点（x8 cpus））中，可以实现98％或更高的矢量化速率，并行化99％或以上的高速计算。在17个节点（x8 cpus）中，在分层的混合式中，可以实现相同的性能。可以建立用于分层和分散气体混合相湍流场的大规模直接数值方法。