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

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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.